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AI 기반 차세대 암 치료용 나노전달체 개발

전이·재발 암세포를 정밀 타격해 탁월한 효과와 안전성 동시 확인 핵-껍질 구조의 나노전달체' 기존 단일 약물 치료 대비 우수한 항암 효과 보였다. 전남대학교 의과대학 의생명과학교실 박인규 교수 공동연구팀

AI 기반 차세대 암 치료용 나노전달체 개발

전남대학교 의과대학이 AI와 나노기술을 융합해 전이·재발 암세포를 정밀 타격하는 혁신적 나노전달체를 개발하며 정밀 암 치료의 새로운 가능성을 열었다. AI가 선별한 최적 약물 조합을 한 번에 전달하는 플랫폼을 구축해 동물실험에서 탁월한 효과와 안전성을 동시에 확인한 것이다. 전남대학교 의과대학 의생명과학교실 박인규 교수 연구팀은 중앙대학교 융합공학부 박한수 교수 연구팀과 공동으로 인공지능(AI) 기술을 활용한 차세대 암 치료용 나노전달체를 개발했다. ▲ 박 인규 교수 연구 성과는 Journal of Nanobiotechnology(피인용지수 12.6, JCR 상위 2.0%) 온라인판에 ‘AI-guided design of a CXCR4-targeted core-shell nanocarrier for co-delivery of berberine/paclitaxel in cancer therapy’라는 제목으로 게재됐다. 이번 연구는 AI 기반 약물 설계와 첨단 나노기술을 창의적으로 결합해 기존 암 치료의 한계를 넘어서는 독창적 접근법을 제시했다. 연구팀은 AI 기반 약물 시너지 예측, 펩타이드 리간드 탐색, 제형 최적화를 포함한 3단계 통합 AI 워크플로우를 구축해 CXCR4 수용체를 표적하는 핵·껍질(core-shell) 구조의 나노캐리어를 설계했다. 이 나노캐리어는 메조포러스 실리카 코어와 리포좀 껍질로 구성되어 베르베린(BBR)과 파클리탁셀(PTX)을 동시에 효과적으로 실어 나를 수 있다. 가장 큰 혁신성은 AI가 예측한 최적 약물 조합을 정밀한 나노구조체에 실제로 구현했다는 점이다. 기존 경험적 접근과 달리, AI가 분석한 시너지 효과를 바탕으로 서로 다른 작용기전을 가진 약물을 선별하고, 이를 CXCR4 양성 암세포에 선택적으로 전달하는 표적 치료 전략을 구현했다. CXCR4는 암세포의 전이와 재발에 핵심적으로 관여하는 수용체로 알려져 있다. 연구팀이 개발한 핵-껍질 구조의 나노전달체는 약물을 안정적으로 탑재하고 지속 방출을 가능하게 해 기존 단일 약물 치료 대비 우수한 항암 효과를 보였다. 세포 실험에서는 암세포의 증식과 이동을 강력하게 억제하는 시너지 효과가 확인되었으며, 대장암 동물모델에서는 종양 크기가 현저히 감소했다. 또한, 종양 관련 비장비대 현상이 완화되고 전신 독성이 나타나지 않아 안전성과 치료 효과를 모두 충족하는 정밀 치료제 후보로서의 잠재력이 입증되었다. 이번 연구를 통해 AI 기반 약물 조합 탐색과 표적형 나노전달체 설계라는 두 가지 난제를 동시에 해결함으로써, 암 치료제 개발의 패러다임을 전환하는 통합적 플랫폼을 제시했다는 평가다. 연구를 주도한 박인규 교수는 “AI 기반 약물 설계와 정밀 나노공학을 결합한 이번 연구는 개인 맞춤형 암 치료의 새로운 가능성을 보여준다”며, “향후 다양한 암종과 난치성 질환 치료에도 확장 가능한 혁신적 플랫폼”이라고 강조했다. 특히 이 나노캐리어는 향후 환자별 암 특성에 맞춘 맞춤형 치료 시대 전환을 가속화할 수 있으며, 비침습적 투여법과 결합될 경우 환자 편의성과 치료 지속성을 크게 높일 수 있는 미래지향적 치료 전략으로 평가된다. 과학적 창의성과 최첨단 AI 기술이 결합된 이번 CXCR4 표적 이중약물 나노전달체 개발은 차세대 정밀 암 치료 시대를 앞당길 중요한 이정표가 될 것으로 기대된다. 한편 본 연구는 한국연구재단 기초연구사업(중견연구)과 나노소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. ▲ 연구 모식도

항암 효과 최적화' AI 기반 맞춤형 항암백신 설계 기술 개발

신생항원 예측하는 새로운 AI 모델 개발해, 면역항암치료에서 B 세포 중요성 규명 T 세포와 더불어 B 세포 반응까지 고려해 실제 임상에서 항종양 면역 효과 크게 높일 수 있음 확인 KAIST 바이오및뇌공학과 최정균 교수 연구팀

항암 효과 최적화' AI 기반 맞춤형 항암백신 설계 기술 개발

신생항원은 암세포만을 구별하는 고유한 표식이다. B 세포 반응성을 더하면 항암백신은 일회성 공격과 단기 기억을 넘어 장기적으로 암을 기억하는 면역이 되어 암의 재발도 효과적으로 방지할 수 있게 된다. KAIST 연구진은 이를 가능하게 하고, 개인별로 항암 효과를 최적화하는 AI 기반 맞춤형 항암백신 설계 기술을 개발했다. KAIST은 바이오및뇌공학과 최정균 교수 연구팀이 ㈜네오젠로직과의 공동연구를 통해 개인맞춤형 항암백신 개발의 핵심 요소인 신생항원을 예측하는 새로운 AI 모델을 개발하고, 이를 통해 면역항암치료에서 B 세포의 중요성을 규명했다고 2일 밝혔다. 연구팀은 기존 신생항원 발굴이 주로 T 세포 반응성 예측에 의존하던 한계를 극복하고, T 세포와 더불어 B 세포 반응성까지 통합적으로 고려한 AI 기반 신생항원 ▲(왼쪽부터) KAIST 최정균 교수, 김정연 박사, 안진현 박사 예측 기술을 개발했다. 해당 기술은 대규모 암 유전체 데이터, 동물실험, 항암백신 임상시험 자료 등을 통해 검증되었으며, 신생항원에 대한 B 세포 반응성을 정량적으로 예측할 수 있는 최초의 AI 기술로 평가된다. 신생항원은 암세포 돌연변이에서 유래된 단백질 조각으로 이루어진 항원으로, 암세포 특이성을 갖기 때문에 차세대 항암 백신의 핵심 타깃으로 주목받아 왔다. 모더나와 바이오엔텍은 신생항원 기반 항암백신 기술을 발전시키는 과정에서 확보한 mRNA 플랫폼을 활용해 COVID-19 백신을 개발한 바 있으며, 글로벌 제약사들과 함께 항암백신 임상시험을 활발히 진행 중이다. 그러나 현재 항암백신 기술은 대부분 T 세포 중심의 면역반응에 집중되어 있어 B 세포가 매개하는 면역반응을 충분히 반영하지 못한다는 한계가 존재했다. 실제로 존스홉킨스대학교 마크 야소안(Mark Yarchoan)·엘리자베스 재피(Elizabeth Jaffee) 교수 연구팀도 2025년 5월 네이처 리뷰 캔서(Nature Review Cancer)에서 “B 세포의 종양 면역 역할에 대한 근거가 축적되고 있음에도 불구하고 대부분의 항암백신 임상시험이 여전히 T 세포 반응에만 초점을 맞추고 있다”고 지적한 바 있다. 연구팀의 새로운 AI 모델은 돌연변이 단백질과 B 세포 수용체(BCR) 간 구조적 결합 특성을 학습해 B 세포 반응성을 예측하는 방식으로 기존 한계를 극복했다. 특히 항암백신 임상시험 데이터를 분석한 결과, B 세포 반응까지 통합적으로 고려함으로써 실제 임상에서 항종양 면역 효과를 크게 높일 수 있음을 확인했다. 최정균 교수는 “현재 신생항원 AI 기술을 사업화하고 있는 ㈜네오젠로직과 함께 개인맞춤형 항암백신 플랫폼의 전임상 개발을 진행하고 있으며, 2027년 임상 진입을 목표로 FDA IND* 제출을 준비 중”이라며 “독자적인 AI 기술을 기반으로 항암백신 개발의 과학적 완성도를 높이고 임상 단계로의 전환을 단계적으로 추진하겠다”고 밝혔다. *FDA IND: 사람에게 처음으로 신약을 투여하기 전에, 미국 식품의약국(FDA)에 임상시험을 해도 되는지 허가를 받는 절차 이번 연구에는 김정연 박사와 안진현 박사가 공동 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 국제 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 12월 3일에 게재되었다. ◆< 기술의 배경 모식도 >

3세대 스텐트 시술 환자, 이중 항혈소판제 3~6개월 투여로 충분

단기투약군은 장기투약군 대비 장기적 효과와 안전성에서 차이 없었다 12개월 이상 장기 유지군 혈전증 예방 효과 없이 출혈 위험이 4배 이상 높았다 서울대병원 김효수·한정규·황도연 교수팀

3세대 스텐트 시술 환자, 이중 항혈소판제 3~6개월 투여로 충분

관상동맥질환 스텐트 시술 후에는 혈전증 예방을 위해 일정 기간 이중 항혈소판제를 투여한다. 그중 혈전증 위험을 크게 낮춘 ‘3세대 약물용출 스텐트*’ 시술 환자의 경우, 이중 항혈소판제를 3~6개월만 투여해도 12개월 투여 대비 3년 장기적 효과와 안전성이 동등하다는 사실을 국내 연구팀이 입증했다. 특히 이중 항혈소판제를 12개월 이상 유지한 환자는 혈전증 예방 효과 없이 출혈 위험이 4배 이상 높은 것으로 나타났다. *3세대 약물용출형 스텐트: 기존 2세대 스텐트보다 지주가 매우 얇고, 약물을 스텐트에 입히는데 필요한 폴리머의 성질이 개선되거나 폴리머를 전혀 사용하지 않음으로써 스텐트 혈전증의 위험을 낮춤 서울대병원 김효수·한정규·황도연 교수팀은 3세대 스텐트 시술 환자 2천여명을 장기간 추적한 다기관 무작위배정 임상연구를 통해 이 같은 결과를 확인했다고 31일 발표했다. ▲(왼쪽부터)김효수·한정규·황도연 교수 심장근육에 혈류를 공급하는 관상동맥이 죽상경화증으로 좁아지면 흉통을 유발하는 협심증이나 급성으로 혈류가 차단돼 심장근육이 손상되는 심근경색이 발생한다. 이런 질환을 가진 환자들은 혈관을 넓히기 위해 관상동맥에 스텐트를 삽입하며, 국내에서 매달 4천여명이 이 시술을 받고 있다. 시술 후에는 혈전 생성을 예방하기 위해 아스피린과 P2Y12 억제제를 장기간 투여하는 ‘이중 항혈소판제 요법’이 표준 치료방침이지만, 투여 기간이 길수록 위장관 출혈, 뇌출혈 등 출혈 합병증 위험이 증가해 적절한 투여 기간에 대한 학계의 결론이 명확치 않았다. 이에 김 교수팀은 지난 2022년, 다기관 무작위배정 임상연구(HOST-IDEA)를 통해 3세대 약물용출형 스텐트 시술 환자군을 1년간 추적하고, 이중 항혈소판제 요법을 3~6개월로 단축해도 효과와 안전성이 충분함을 세계 최초로 규명해 ‘서큘레이션(Circulation IF; 38.7)’에 발표한 바 있다. 이번 연구는 HOST-IDEA에 등록된 ▲단기투약군(3~6개월, 1002명) ▲장기투약군(12개월, 1011명)을 3년 이상 추적한 것으로, 이중 항혈소판제 투여 기간에 따른 장기적 예후를 분석했다. 연구 결과, 단기투약군은 장기투약군 대비 장기적 효과와 안전성에서 차이가 없었다. 1차 평가 지표로서 심장관련 사망, 목표혈관 심근경색, 목표병변 혈관재개통술, 스텐트 혈전증, 주요 출혈을 포함한 ‘순 임상사건 발생률’은 단기투약군과 장기투약군이 각각 7.7%, 8.2%로 유사했다. 또한, 2차 평가 지표인 목표병변실패 발생률(치료 효과), 주요 출혈 발생률(안전성)도 유의미한 차이가 없었다. 추가로 연구팀은 이중 항혈소판제 장기 투여 효과를 명확히 확인하기 위해, 시술 후 1년간 임상 사건 없이 안정된 상태를 유지한 환자만 분석했다. 그 결과, 이중 항혈소판제 요법 12개월 이상 유지군은 비유지군(12개월 이내 단독 항혈소판제로 전환) 대비 주요 출혈 위험이 4배 이상 높고, 혈전증 예방 효과는 관찰되지 않았다. 이는 3세대 스텐트 시술 환자에서 12개월 이상 장기 유지 요법이 부작용 위험만 높이고, 임상적 이득이 없는 치료전략임을 보여준다. 김효수 교수는 “이번 연구를 통해 3세대 스텐트 환자를 대상으로 단기·장기 이중 항혈소판제 요법을 3년간 추적 관찰하고, 단기 요법의 안전성을 명확히 입증했다”며 “이 결과는 3세대 스텐트 시대에 환자의 출혈 위험을 최소화하며 좋은 예후를 유지할 수 있는 치료 전략의 근거이자, 진료 현장과 국제 진료지침 개정에 중요한 기준점이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 국제학술지 란셋 자매지 ‘eClinicalMedicine(IF;10.0)’ 최근호에 게재됐다. 자료】이중 항혈소판제 단기투약군(3~6개월) 및 장기투약군(12개월)의 임상 결과 비교. 1차 평가 지표인 순 임상사건 발생률(7.7% vs 8.2%)과 2차 평가 지표인 목표병변실패 발생률(4.9% vs 5.4%), 주요 출혈 발생률(3.3% vs 3.5%)은 유의미한 차이가 없었다. 자료】이중 항혈소판제12개월 이상 유지군 및 비유지군 임상 결과 비교 순 임상사건 발생률, 목표병변실패 발생률, 주요 출혈 발생률 모두 12개월 이상 유지군이 높았다.

주 150분 이상, 1년 이상 운동 지속시 우울 증상 위험 최대 57% 낮아

걷기 운동, 유산소 운동, 근력 운동, 스포츠 활동 시 19~46% 까지 유의하게 낮아 운동의 종류와 관계없이주 150분 이상, 1년 이상 꾸준한 운동 시 가장 효과적 국립보건연구원 미래의료연구부 박재호 책임연구원 연구팀

주 150분 이상, 1년 이상 운동 지속시 우울 증상 위험 최대 57 낮아

질병관리청(청장 임승관) 국립보건연구원(원장 직무대리 김원호)은 “주 150분 이상, 1년 이상 꾸준한 운동으로 우울 증상 위험을 효과적으로 낮출 수 있다.”라는 연구 결과를 전문학술지에 발표하였다.(온라인 게재일 11.26.) 국립보건연구원은 한국인유전체역학조사사업(KoGES)에 참여한 40–82세 성인 19,112명을 대상으로 운동의 유형과 주당 수행시간 및 지속 기간에 따른 우울 증상 위험과의 연관성을 심층 분석하였다. 운동의 유형은 걷기 운동, 유산소 운동, 근력 운동(저항성 운동), 스포츠 활동으로 구분하였다. ▲ 박 재호 책임연구원 < 운동 종류별 정의 >  걷기 운동 : 여가 시간에 수행하는 산책 및 산보  유산소 운동 : 대근육을 사용하여 호흡과 심박수를 증가시키는 지속적이고 리드미컬한 활동으로 빠른 걷기, 조깅, 달리기, 사이클, 수영, 댄스, 줄넘기 등을 포함  근력 운동(저항성 운동) : 근력 및 근지구력을 발달시키기 위해 신체, 기계, 기구 등의 저항을 활용하여 근육의 이완과 수축을 반복하는 운동  스포츠 : 규칙과 경쟁이 수반되는 구기 종목, 라켓 종목, 투기 종목 분석 결과, 운동을 전혀 하지 않는 집단과 비교했을 때 운동을 수행한 경우 우울 증상 위험이 유의미하게 낮았는데, 각 운동별 위험 감소의 정도는 차이가 있었다. 걷기 운동을 하는 경우 우울 증상 위험이 19% 낮은 반면, 유산소 운동, 근력 운동(저항성 운동), 스포츠 활동은 각각 41%, 40%, 46% 낮은 것으로 나타났다. 이러한 우울 증상 예방 효과는 운동의 종류와 관계없이 주당 150분 이상, 최소 1년 이상 꾸준히 지속했을 때 가장 효과적인 것으로 나타났다. 걷기 운동만을 주 150분 이상 12개월 이상 수행한 경우 우울증 위험이 31% 낮았으며, 유산소 운동 및 근력 운동(저항성 운동)은 각각 48% 및 45%, 스포츠 활동의 경우는 57% 까지 낮은 것으로 나타났다. 다만, 운동을 지속한 기간이 12개월 미만인 경우에는 유의미한 감소 효과가 나타나지 않았다. 이는 고강도 운동이 어려운 고령층이나 건강상의 제약이 있는 분들에게도 꾸준한 걷기 운동이 우울증 예방을 위한 매우 효과적인 대안이 될 수 있음을 시사한다. 아울러 유산소 및 근력 운동, 스포츠 활동과 같은 구조화된 운동을 통해 우울 증상 예방 효과를 극대화 시킬 수 있음을 알 수 있었다. 임승관 질병관리청장은 “우울 증상은 개인의 삶의 질 뿐만 아니라 사회 전반에 영향을 미치는 중요한 건강 문제”라며, “우울증 예방을 위해서는 걷기부터 유산소·근력·스포츠 활동까지 개인의 여건에 맞는 생활 속 운동을 꾸준히 실천할 필요가 있다” 라고 강조했다. 이번 연구 결과는 스포츠과학 분야 국제학술지 “BMC Sports Science, Medicine and Rehabilitation” 최근호에 온라인 게재(11.26.)되었다. [그림] 각 운동 유형별 수행 시간 및 기간에 따른 우울증 위험에 대한 오즈비







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