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| ▲ 인공지능을 활용하여 질병을 암시하는 체액 내 단백질 농도 변화를 탐지함으로써 단 2분만에 진단을 내릴 수 있는 신속한 검사법을 개발했다는 연구 결과가 나왔다. (사진=DB) |
[mdtoday=최재백 기자] 인공지능을 활용해 질병을 암시하는 체액 내 단백질 농도 변화를 탐지함으로써 단 2분만에 진단을 내릴 수 있는 신속한 검사법이 개발됐다.
인공지능을 활용해 질병을 암시하는 체액 내 단백질 농도 변화를 탐지함으로써 단 2분만에 진단을 내릴 수 있는 신속한 검사법을 개발했다는 연구 결과가 학술지 ‘분석화학(Analytical Chemistry)’에 실렸다.
신속한 진단은 치료를 효과를 높이는 데 핵심적이다. 현재 혈액·윤활액(관절액)·침과 같은 체액 내 각종 단백질 수치를 측정함으로써 진단을 내리는 방법들이 활용되고 있지만, 대부분의 검사가 많은 양의 체액이 필요하고, 과정이 복잡하거나 결과를 내기까지 시간이 오래 걸린다는 한계가 있다.
영국 스완지대학(Swansea University)의 연구팀은 기계학습(machine learning)의 일종인 인공지능을 활용하여 소량의 체액만으로도 질병 유무를 진단할 수 있는 검사법을 개발했다고 전했다.
체액은 대부분 단백질인 고분자를 함유한 물로 구성되는데, 이 단백질 때문에 체액은 일정한 점성도를 갖지 않고 외압이 작용할 때 점성도가 바뀌는 비뉴턴 유체(non-Newtonian fluid)로 바뀐다.
연구팀은 온도 의존적 유량 측정법에 기반한 미세 유체 유량계(microfluidic rheometer)로 비뉴턴 유체 100~200마이크로리터(㎕)를 분석한 후 입자 추적 기계학습 알고리즘으로 데이터를 1분 내로 처리하도록 했다.
이후 그들은 검사법의 정확성을 평가하기 위해 미세 유체 분석을 위한 표준 중합체인 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 사용했고, 미세 유체 유량계를 이용하여 다양한 온도에서 히알루론산(HA)의 농도 변화를 신속하게 측정했다.
HA 농도는 관절액 내 정상 HA 농도 범위 내로 설정하여 최대한 실제 체액과 유사하도록 실험을 설계했다.
연구팀은 각종 건강 상태 및 질환 여부를 확인하기 위한 바이오마커로 체액의 최대 완화시간(relaxation time)을 이용했는데, 완화시간은 특히 윤화액으로 관절 상태를 평가하는 데 중요한 지표이다.
추가로 매우 큰 고분자에 속하며 심혈관 질환을 암시하는 피브리노겐(fibrinogen) 분자도 연구팀이 개발한 검사 시스템으로 쉽게 탐지할 수 있었다.
연구팀은 이번 연구로 개발된 검사법이 2분 내로 결과를 낼 수 있다는 신속함을 갖췄을 뿐만 아니라, 검사에 필요한 체액이 100~200㎕, 대략 두 방울밖에 되지 않는다는 장점이 있다고 설명했다. 다시 말해 검사 시에 필요한 환자의 혈액, 윤활액, 또는 침이 2방울로 매우 적다는 것이다.
이번 연구는 아직 개념적인 단계에 있으며, 해당 검사법을 임상에 도입하기 이전에 실제 체액을 이용한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.
연구팀은 개발된 검사법을 임상에 활용할 수 있게 된다면 많은 건강 상태를 신속하고 정확하게 진단할 수 있을 것으로 기대했다.
메디컬투데이 최재백 (jaebaekchoi@naver.com)
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