AI, 암 세포와 관련된 냄새 유전자 발견

옥스포드 대학교의 연구팀은 최근에 AI를 사용하여 대장암과 특정 냄새 감지 유전자 간의 잠재적인 연관성을 발견했다. Phys.org의 보고에 따르면, 옥스포드 대학교와 취리히 대학교의 연구팀은 AI 모델을 사용하여 대장암 세포 내에서 특정 냄새 감지 유전자의 발현이 더 나쁜 결과를 나타낸다고 발견했다.

유전자는 우리의 DNA 내에 있는 정보를 사용하여 단백질과 같은 분자를 만들 때 발현된다. 유전자 발현은 일반적으로 단백질이 만들어지는 시기와 양을 제어하는 역할을 한다. 인간은 약 400개의 냄새 감지 유전자를 가지고 있지만, 이 연구에서 중요한 것은 이러한 유전자가 코以外의 다른 신체 부위에서도 발현된다는 것이다. 이러한 냄새 유전자가 발현되면, 이러한 유전자의 지침이 읽히고 수행된다는 것을 의미한다. 과학자들은 유전자의 발현 수준을 조작하여 세포를 변경할 수 있다.

최근에 분자 시스템 생물학 저널에 발표된 이 연구는 옥스포드 대학교의 헤바 사이렘 박사에 의해 주도되었다. 사이렘과 연구팀은 암이 신체의 조직 구조 손실로 이어지는 방식을 연구하기 위해 세포가 신체 내에서 어떻게 조직되는지 조사했다. 효과적인 치료법을 개발하기 위해서는 과학자들이 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 받았다. 이 데이터는 대장암 세포의 수백만 개의 이미지를 포함했다.

연구팀은 затем 각 대장암 세포의 모든 유전자의 발현을 감소시킴으로써 실험을 수행했다. 유전자의 발현이 감소한 후, 연구팀은 냄새 감지 유전자가 세포의 정렬과 확산 방식과 강하게 관련되어 있음을 발견했다. 냄새 유전자의 발현을 감소시키면 세포의 이동 능력을 감소시켜 암의 확산을 제어할 수 있을 것으로 나타났다. 반면에, 냄새 유전자의 발현 수준이 높으면 세포의 이동성이 증가할 수 있었다.

사이렘은 암 세포가 유독성의 종양 환경을 벗어나 신체의 다른 영역으로 이동하기 위해 사용할 수 있는 “제6의 감각”과 같은 것이 냄새 유전자라고 설명했다. 사이렘은 이 발견을 가능하게 한 AI의 중요성을 강조했다. 연구에 사용된 AI 모델은 연구 속도를 크게 증가시켰다. 대규모 유전자 기능 및 외관 데이터베이스에서 훈련된 AI 모델은 이미지 내에서 특정 유형의 세포를 식별하는 작업을 자동화할 수 있었다. 사이렘은 다음과 같이 설명했다.

“개발된 AI 시스템을 사용하여 이러한 실험에서 더 많은 것을 배우고 암에서 조직 구조를 변경하는 유전자의 식별을 가속화할 수 있다.

CRISPR(클러스터드 정기적으로 간격이 있는 짧은 회文 반복, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) 유전자 편집 기술은 약 20,000개의 유전자의 발현 수준을 감소시키는 주요 방법으로, 암 세포에서 유전자 발현이 어떻게 암에 영향을 미치는지 연구하는 데 사용된다. 유전자 편집 기술의 발전에 따라, 사이렘과 동료들의 연구는 다양한 유형의 암에서 서로 다른 유전자가 어떤 역할을 하는지 식별하는 새로운 방법을 가능하게 할 수 있다. 이는 새로운 유형의 치료법을 가능하게 할 수 있다.