연구 팀, 척수 손상 치료를 위한 AI와 로봇 기술 활용

럿거스 대학교의 연구 팀은 인공 지능(AI)와 로봇 기술을 활용하여 치료용 단백질을 개발했습니다. 팀은 척수 손상으로 인한 흉터 조직을 분해할 수 있는 효소를 성공적으로 안정화 시켰습니다. 또한 조직 재생을 촉진할 수 있습니다.

이 연구는 Advanced Healthcare Materials에 발표되었습니다.

효소 안정화

팀이 안정화 시킨 효소는 Chondroitinase ABC(ChABC)입니다.

에이담 고믈리(Adam Gormley)는 이 프로젝트의 책임자이자 럿거스 대학교 뉴브런즈윅 캠퍼스(Rutgers University-New Brunswick) 의 공학부(Rutgers School of Engineering)에서 생물의학 공학 조교수입니다.

“이 연구는 인공 지능과 로봇 기술을 활용하여 매우 민감한 치료용 단백질을 개발하고 활성이 유지되는 기간을 크게 늘린 첫 번째 시도 중 하나입니다. 이는중대한 과학적 성과입니다.” 고믈리는 말합니다.

고믈리에게 이 연구의 동기는 척수 손상과 개인적인 연결에서 비롯됩니다.

“병원에서 대학 시절 친한 친구가 산악 자전거 사고로 허리 아래가 마비되어 아마 다시는 걷지 못할 것이라는 소식을 들었던 일을 결코 잊지 못할 것입니다. 우리가 개발 중인 치료법이 언젠가 제 친구 같은 사람들의 척수 흉터를 줄이고 기능을 회복하는 데 도움이 될지도 모릅니다. 이는 아침에 일어나 과학과 잠재적 치료법을 발전시키기 위해 노력할 훌륭한 이유입니다.” 고믈리는 말합니다.

조직 재생 촉진

샤샹크 코수리(Shashank Kosuri)는 럿거스 대학교 공학부의 생물의학 공학 박사 과정 학생이자 이 연구의 주요 저자 중 한 명입니다.

코수리는 척수 손상이 환자와 그 가족의 심리적·신체적·사회경제적 안녕에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 강조합니다. 이러한 손상 후에 이차적인 염증의 연쇄가 발생하여 조밀한 흉터 조직을 생성합니다.

ChABC는 흉터 조직 분자를 분해하고 조직 재생을 촉진할 수 있지만, 인체 온도(98.6°F)에서 매우 불안정합니다. 이 온도에서 몇 시간 내에 모든 활성을 잃습니다.

합성 공중합체는 ChABC를 둘러싸고 적대적인 미세 환경에서 안정화 시킬 수 있습니다. 연구자들은 효소를 안정화시키기 위해 액체 처리 로봇을 사용하는 인공 지능 기반 접근 방식을 사용하여 공중합체가 ChABC를 안정화시키고 98.6°F에서 활성을 유지하는 능력을 개발하고 테스트했습니다.

연구자들은 잘 수행되는 여러 공중합체를 식별했으며, 하나의 공중합체는 최대 1주일 동안 효소 활성의 약 30%를 유지했습니다. 이러한 결과는 척수 손상의 미래 치료에중대한 영향을 미칠 수 있습니다.