광주--(뉴스와이어)--동물실험 없이 암 유발 가능성을 예측하는 똑똑한 인공지능(AI)이 개발됐다.

마틸로에이아이 유선용 대표이사는 화학물질의 장기별 발암 위험을 보다 빠르고 체계적으로 예측할 수 있는 혁신적인 독성 예측 기술을 구축했다고 밝혔다.

기존에는 새로운 화학물질이나 신약 후보 물질의 발암성을 확인하기 위해 세포나 동물실험에 의존해야 했으나 이는 막대한 시간과 비용이 소요돼 수많은 화학물질을 일일이 검증하기에는 한계가 뚜렷했다.

특히 화학물질은 몸속에서 흡수되고 해독되는 방식이 장기마다 달라 특정 장기에만 암을 일으킬 수 있음에도 기존 컴퓨터 예측 기술은 장기별 차이를 반영하지 못하거나 각 장기를 따로 분석해 예측의 정확도가 떨어지는 문제를 안고 있었다.

이에 마틸로에이아이 연구팀은 간, 폐, 위, 유방 등 4개 장기를 대상으로 화학물질의 발암 위험을 동시에 예측하는 ‘다중작업학습 AI 모델’을 개발했다.

이 모델은 분자의 구조를 점과 선으로 이뤄진 ‘그래프’ 형태로 인식해 원자들의 연결 관계를 사람처럼 입체적으로 학습한다는 특징이 있다. 특히 여러 장기에서 공통으로 나타나는 발암 특징과 각 장기만의 고유한 특징의 동시 학습이 가능하다.

먼저 3개 장기의 데이터로 발암 패턴을 미리 학습해 뼈대를 잡은 뒤 이를 바탕으로 4개 장기 전체를 다시 학습하는 방식을 사용해 예측의 안정성을 크게 높였다. 그 결과, 암을 유발하는 핵심 분자 구조를 스스로 찾아내는 등 기존의 단일 장기 예측 모델보다 뛰어난 성능을 증명했다.

연구팀은 이번 연구 성과를 통해 신약 개발 초기에 발암 위험이 높은 후보 물질을 미리 가려내거나 우선 검토할 수 있어 오랜 시간과 큰 비용이 드는 동물실험 의존도를 낮추는 데 기여할 수 있을 것으로 내다보고 있다. 또한 화학물질의 안전성 평가 및 규제 의사결정 과정에서 평가 시간과 비용을 절감하는 등 보다 체계적인 독성평가 체계 구축에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

유선용 대표는 “이번 연구는 화학물질의 장기별 발암 위험을 보다 빠르고 체계적으로 예측할 수 있는 기반을 마련한 것”이라며 “향후 투여 경로와 용량, 종 특이성 등의 데이터가 더 축적된다면 맞춤형 의학 및 정밀 독성평가, 환경 안전관리 분야에서 폭넓게 활용될 수 있다”고 설명했다.

식품의약품안전처의 신기술적용식품(푸드테크)안전기술지원사업, 화장품글로벌규제대응안정성평가기술개발사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구 성과는 생명정보학 분야 국제학술지 ‘브리핑스 인 바이오인포매틱스(Briefings in Bioinformatics)’에 6월 4일 게재됐다.

마틸로에이아이 소개

마틸로에이아이(Matilo AI)는 생성형 AI와 멀티모달 바이오 데이터를 기반으로 신약개발 및 바이오소재 연구를 지원하는 바이오 AI 전문기업이다. 화합물, 유전자, 단백질, 질병, 전사체 등 다양한 생명과학 데이터를 통합 분석해 후보물질 발굴부터 전임상 안전성·유효성 평가까지 AI 기반 솔루션을 제공한다. 설명가능 AI(XAI)와 디지털 바이오휴먼 기술을 활용해 연구의 신뢰성과 효율성을 높이고, 동물실험을 대체하는 차세대 동물대체시험법(NAMs) 플랫폼을 개발해 제약·바이오, 식의약, 화장품 분야의 연구개발 혁신을 선도하고 있다.