인공지능, 암세포를 표적으로 삼는 분자 '미사일' 개발

연구자들이 단백질 성분을 맞춤화하고 환자의 면역 세포를 암과 싸우도록 '무장'시킬 수 있는 AI 플랫폼을 개발함에 따라 개인화된 암 치료가 새로운 차원으로 도약하고 있습니다.

Science 저널에 설명된 새로운 방법은 pMHC 분자를 사용하여 암세포를 죽이도록 면역세포를 재지향시킬 수 있는 단백질을 컴퓨터 상에서 설계하는 것이 가능하다는 것을 처음으로 보여줍니다.

이를 통해 암 치료에 효과적인 분자를 찾는 데 걸리는 시간이 몇 년에서 몇 주로 획기적으로 단축됩니다.

"우리는 본질적으로 면역 체계를 위한 새로운 눈을 만들고 있습니다. 현재의 개인 맞춤형 암 치료는 환자 또는 기증자의 면역 체계에서 치료에 사용될 수 있는 소위 T 세포 수용체를 찾는 데 기반합니다. 이는 매우 길고 복잡한 과정입니다. 저희 플랫폼은 AI를 활용하여 암세포를 인식하는 분자 키를 설계하며, 놀라운 속도로 이를 수행하여 단 4~6주 만에 후보 분자를 개발할 수 있도록 합니다."라고 덴마크 공과대학교(DTU) 부교수이자 본 연구의 마지막 저자인 티모시 P. 젠킨스는 설명합니다.

암에 대한 표적 미사일

DTU와 스크립스 연구소(미국)의 전문가들이 공동으로 개발한 AI 플랫폼은 면역 치료 분야의 핵심 문제 중 하나인 건강한 조직을 손상시키지 않고 종양을 치료하는 표적형 방법을 만드는 문제를 해결합니다.

일반적으로 T 세포는 pMHC 분자가 세포 표면에 표시하는 특정 펩타이드에 반응하여 암세포를 자연적으로 인식합니다. 이러한 지식을 치료법으로 전환하는 것은 느리고 어려운 과정입니다. 특히 개별 T 세포 수용체의 다양성으로 인해 보편적이고 개인화된 치료법 개발이 어렵기 때문입니다.

신체의 면역 체계 강화

이 연구에서 과학자들은 다양한 유형의 암에 존재하는 알려진 표적인 NY-ESO-1에 대해 이 플랫폼의 효과를 시험했습니다. 연구팀은 NY-ESO-1 pMHC 분자에 단단히 결합하는 미니바인더를 성공적으로 개발했습니다.

이 단백질을 T 세포에 주입하자 연구진은 IMPAC-T 세포라고 명명한 새로운 세포 구조물이 생성되었습니다. 이 세포들은 실험실 실험에서 T 세포가 암세포를 효과적으로 사멸하도록 유도했습니다.

"컴퓨터로만 설계된 미니 결합 단백질이 실험실에서 얼마나 효율적으로 작동하는지 보는 것은 엄청나게 흥미로웠습니다."라고 이 연구의 공동 저자이자 DTU의 연구원인 박사후 연구원 크리스토퍼 하우룸 요한센이 말했습니다.

과학자들은 또한 이 플랫폼을 사용하여 전이성 흑색종 환자에게서 발견된 암 표적을 표적으로 하는 단백질을 설계하고, 이 목적에 맞는 활성 화합물을 성공적으로 만들어냈습니다. 이는 이 방법이 새로운 개별 암 표적에도 적용될 수 있음을 증명했습니다.

가상 보안 점검

이 혁신의 핵심 요소는 가상 안전 시험의 개발이었습니다. 과학자들은 AI를 사용하여 자신들이 만든 미니바인더를 스크리닝하고 건강한 세포에 존재하는 pMHC 분자와 비교했습니다. 이를 통해 실험 시작 전에 잠재적으로 위험한 분자를 걸러낼 수 있었습니다.

"암 치료의 정밀성은 매우 중요합니다. 설계 단계에서 이미 교차 반응을 예측하고 제거함으로써 위험을 줄이고 안전하고 효과적인 치료법을 개발할 가능성을 높일 수 있었습니다."라고 DTU 교수이자 연구 공동 저자인 시네 레커 하드룹은 설명합니다.

치료 - 5년 후

젠킨스는 최초의 인체 임상 시험이 완료되기까지 최대 5년이 걸릴 것으로 예상합니다. 이 방법이 구현되면, 림프종과 백혈병 치료에 사용되는 유전자 변형 T세포(CAR-T)를 이용하는 기존 방법과 유사해질 것입니다.

먼저, 일반 검사처럼 환자의 혈액을 채취합니다. 이 혈액에서 면역 세포를 추출하고 실험실에서 AI가 설계한 미니바인더를 주입하여 변형합니다. 이렇게 강화된 면역 세포는 환자에게 다시 주입되어 유도 미사일처럼 작용하여 체내 암세포를 정확하게 찾아내 파괴합니다.