AI가 암 예후와 관련된 냄새 유전자 발견

옥스포드 대학의 연구팀은 최근에 AI를 사용하여 대장암과 특정 냄새 감지 유전자의 발현 사이의 잠재적인 연관성을 발견했다. Phys.org의 보고에 따르면, 옥스포드 대학과 취리히 대학의 연구팀은 최근에 AI 모델의 도움을 받아 대장암 세포 내에서 특정 냄새 감지 유전자의 발현이 더 나쁜 결과를 나타낸다는 것을 발견했다.

유전자는 우리의 DNA에 있는 정보가 단백질과 같은 분자를 만들 때 발현된다. 유전자 발현은 단백질이 얼마나 만들어지고 언제 만들어지는지 제어하는 온/오프 스위치 역할을 한다. 인간은 약 400개의 유전자가 우리의 냄새 감각을 담당하지만, 연구에 중요하게는, 이러한 유전자는 코以外의 다른 신체 부위에서도 발현된다. 이러한 냄새 유전자가 발현되면, 이러한 유전자의 지침이 읽히고 수행된다는 것을 의미한다. 과학자들은 세포를 변경함으로써 유전자가 발현되고 사용되는 수준을 조작할 수 있다.

最近에 Molecular Systems Biology에 발표된 연구는 옥스포드 대학의 바이오메디컬 엔지니어링 연구소의 헤바 사이렘 박사에 의해 주도되었다. 사이렘과 연구팀은 암이 신체의 조직 구조 손실로 이어지는 방법을 연구하기 위해 세포가 신체에서 어떻게 조직되는지 조사했다. 효과적인 치료법을 개발하기 위해 과학자들은 어떤 유전자가 조직 변경에 역할을 하는지 이해해야 한다. 연구팀은 컴퓨터 비전 알고리즘을 사용하여 세포 샘플의 조직 구조 변경을 감지했다. AI 모델은 로봇 현미경으로 수집된 이미지 데이터를 받았으며, 이는 수백만 개의 대장암 세포 이미지를 포함한다.

연구팀은 затем 각 대장암 세포의 모든 유전자의 발현을 감소시킴으로써 실험했다. 유전자의 발현이 감소한 후, 연구자들은 냄새 감지 유전자가 세포가 정렬되고 퍼지는 방식과 강하게 상관관계가 있음을 발견했다. 냄새 유전자의 발현을 감소시킴으로써 세포의 이동 능력을 감소시켜 세포의 퍼짐을 제어할 수 있을 것으로 보인다. 반면에, 관련된 냄새 유전자의 발현 수준을 높임으로써 세포의 이동성을 증가시킬 수 있다.

사이렘은 암 세포가 유독성의 종양 환경을 벗어나 신체의 다른 영역으로 퍼질 수 있는 “제6의 감각”과 같은 냄새 유전자가 암 세포를 사용할 수 있다고 설명했다. 사이렘은 이 발견에서 AI의 중요성을 강조했다. 연구에 사용된 AI 모델은 연구의 속도를 크게 증가시킬 수 있었다. 대규모 유전자 함수 및 외관 데이터베이스에서 훈련된 AI 모델은 이미지 내의 특정 유형의 세포를 식별하는 작업을 자동화할 수 있다. 사이렘은 다음과 같이 설명했다.

“개발된 AI 시스템을 사용하여 우리는 이제 이러한 실험에서 더 많은 것을 배울 수 있고 암에서 조직 구조를 변경하는 유전자를 식별하는 것을 가속화할 수 있다.

CRISPR(클러스터드 정기적으로 간격이 있는 회문 반복, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) 유전자 편집 기술은 약 20,000개의 유전자가 있는 세포에서 유전자 발현 수준을 감소시키는 주요 방법이다. 유전자 편집 기술의 발전에 결합하여 사이렘과 동료들이 수행한 연구는 다양한 유형의 암에서 다른 유전자가 어떤 역할을 하는지 식별하는 새로운 방법을 가능하게 할 수 있으며, 이는 새로운 유형의 치료법을 가능하게 할 수 있다.