인공지능 닥터 시대가 열린다

신약개발에서 암 진단, 심전도 검사까지

최근 영국의 신약개발업체인 엑사이언티아(Exscientia)에서는 인공지능을 활용해 신약을 개발하고 있는 중이다.

3일 미국의 IT 전문 블로그 ‘엔가젯(engadget)’에 따르면 현재 영국 옥스퍼드 시에서 개발 중인 이 신약은 강박장애 치료제로 ‘DSP-1181’이란 명칭을 지니고 있다.

엑사이언티어의 앤드류 홉킨스(Andrew Hopkins) 대표는 최근 ‘BBC’와 인터뷰를 통해 “통상적으로 강박장애용 신약을 개발하는데 4년 반 정도가 걸렸는데 인공지능을 활용할 경우 12개월 안에 개발이 가능하다.”고 설명했다.

신약개발을 비롯, 암 조기 진단 등 그동안 골치를 썩여왔던 의료계 난제들을 인공지능이 해결하면서 의료계를 인공지능이 주도하는 양상이 전개되고 있다. ⓒmedicine.wustl.edu

12개월 안에 강박장애용 신약 개발

신약개발에 있어 AI가 위력을 발휘할 수 있는 것은 환자의 유전성 인자를 포함한 방대한 양의 매개변수를 빠른 속도로 분석해나갈 수 있기 때문이다.

스코틀랜드 던디대학의 교수이기도 한 홉킨스 대표는 “신약 제조에 필요한 분자들을 선별해내기 위해서는 적어도 수십억 차례의 분석이 필요한데 인공지능이 그 일을 수행하고 있다.”고 말했다.

그는 “새로운 알고리즘 개발에 따라 새로운 분야에서 신약 개발이 가능해지고 있다.”며, 신약개발에 있어 이미 인공지능 시대에 들어와 있음을 강조했다.

엑사이언티아의 사례에서 볼 수 있듯이 최근 의료 분야에서 AI의 활약은 놀라울 정도다. 신약개발은 물론 진료, 헬스케어 등 다양한 분야에서 의료진의 역할을 떠맡으면서 의료계 난제들을 해결하고 있다.

그중에서도 특히 주목받고 있는 것이 암 치료다.

3일 ‘디지털 저널’에 따르면 미국의 사이언스 컴퍼니 드레이퍼(Draper)에서는 폐암을 사전에 진단할 수 있는 AI 프로그램을 개발하고 있다.

폐암의 경우 진단 시 이미 수술적 절제가 어려울 정도로 진행돼 있는 경우가 빈번하고, 발견한다 하더라도 종양이 급속히 성장하면서 전신 전이로 발전해 세계적으로 높은 사망률을 기록하고 있다.

드레이퍼에서는 이런 일을 막기 위해 머신러닝 프로그램을 활용해 사전에 CT로 폐를 스캔한 후 3차원에서 이미지를 정밀 분석해 향후 발병할 수 있는 폐암 가능성을 진단하는 방법을 개발하고 있는 중이다.

이는 ‘CNN(Convolutional Neural Network)’이라 불리는 심층신경망을 말하는데, 세계보건기구(WHO)에서는 “수년 안에 이 알고리즘이 개발돼 많은 사람들이 폐암을 조기 진단할 수 있을 것”으로 기대하고 있다.

유전자 검사 통해 조기 진단 가능해져

혈중 포도당이 정상 수치 이하로 감소하여 발생하는 병적인 상태를 저혈당증(hypoglycemia)이라고 한다.

이 증세를 진단하기 위해서는 공복 시 혈당 측정과 함께 인슐린, C-펩타이드를 측정하는 혈액검사를 실시해야 한다. 필요한 경우 입원해 최대 72시간 금식을 하면서 저혈당을 유도해야 하는 절차를 거쳐야 한다.

이런 문제를 해결하기 위해 구글은 최근 캐나다 웨스턴 대학과 협력해 저혈당 증상을 실시간 진단할 수 있는 기술을 개발하고 있다. 인공지능을 활용하고 있는데 혈액 대신 심전도 검사를 통해 저혈당 여부를 즉시 알아내기 위한 것이다.

심전도란 심장의 박동에 따라 심근에서 발생하는 활동 전류를 신체 표면의 적당한 위치로 유도해서 전류계로 기록한 것을 말한다. 현재 임상실험 중에 있는데 진료과정에 도입될 경우 당뇨병 환자들에게 큰 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

‘사이언티픽 리포트’에 게재된 논문 제목은 ‘ Precision Medicine and Artificial Intelligence: A Pilot Study on Deep Learning for Hypoglycemic Events Detection based on ECG’이다.

의료계에서 인공지능이 각광을 받고 있는 것은 그동안의 진단 방식으로는 찾아내기 힘든 초기 증상을 정확한 분석으로 빠르게 찾아낼 수 있기 때문이다.

폐결핵은 공기 중에서 떠다니는 결핵균에 의해 전염되는 병이다. 처음에는 폐로 들어가 그곳을 점령한 후에는 온몸으로 퍼져 나간다. 그러나 증상이 심각해지기 전까지 전염 사실을 발견하지 못하고 뒤늦게 진단이 나오는 경우가 대부분이다.

이런 일을 막기 위해 UCL(University College London)의 과학자들이 사전 생체신호를 찾기 위해 인공지능을 적용, 새로운 진단기술을 개발 중이다.

DNA의 유전 정보가 전사되는 mRNA를 분석해 폐결핵 증상을 사전 진단하고, 진료를 앞당겨 실시하는 방식이다. UCL 측은 이 방식을 적용할 경우 수개월 전에 폐결핵을 진단해 사전 치료할 수 있다고 설명하고 있다.

최근 의료계는 다른 어떤 산업보다 더 서둘러 인공지능을 도입하고 있는 중이다.

주목할 점은 기초적인 분야를 넘어서 진단은 물론 신약 개발에 이르기까지 인공지능이 사람의 역할을 대신하고 있다는 점이다.

글로벌 컨설팅기업 ‘가트너’는 올초 보고서를 통해 헬스케어 프로바이더의 56%가 진료·처방 관련 의사결정에 AI를 활용하고 있고, 30%는 본격적인 도입을 서두르고 있다고 밝혔다. 2020년 들어 인공지능이 의료계의 주역이 되는 상황이 빠르게 전개되고 있는 중이다.

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