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아토피피부염 환아의 피부장벽 재생 기전 규명

미생물 코쿠리아 리조필라' 염증 줄이고 항독성 효과와 손상된 피부장벽 회복에 도움준다 손상된 피부장벽의 회복을 돕는 피부 미생물의 역할 확인 순천향대학교 구미병원(병원장 김성호) 소아청소년과 성명순 교수

아토피피부염 환아의 피부장벽 재생 기전 규명

순천향대학교 구미병원(병원장 김성호) 소아청소년과 성명순 교수가 아토피피부염 환아의 피부장벽 재생 기전을 규명한 연구논문이 국제학술지 Allergology International(IF 6.7, 2024 JCR 알레르기 분야 상위 6.3%)에 게재됐다. 성명순 교수는 피부 미생물 중 하나인 코쿠리아 리조필라(Kocuria rhizophila)가 아토피피부염 환아의 염증 반응과 피부장벽 기능에 어떤 영향을 미치는지 규명하는 연구를 진행했다. 연구 결과, 열처리한 코쿠리아 리조필라(HKKR)는 아토피피부염을 악화시키는 황색포도알균이 일으키는 염증을 줄이고, 피부장벽을 구성하는 ZO-1과 각질층 형성에 중요한 인볼루크린ㆍ필라그린을 증가시키는 것으로 확인됐다. ▲ 성 명순 교수 또한 황색포도알균이 분비하는 독소를 억제하는 항독성 효과도 보여, 피부 미생물 균형을 바로잡고 손상된 피부장벽 회복에 도움을 주는 것을 밝혀냈다. 성명순 교수는 “아토피피부염 치료에서 가장 중요한 것은 손상된 피부장벽의 회복인데, 이번 연구를 통해 이를 돕는 피부 미생물의 역할을 확인했다”며, “이 미생물을 기반으로 한 치료제 개발 연구를 지속해 아토피피부염 환아들에게 도움이 되는 새로운 치료법을 제시하겠다”고 전했다. 연구 성과는 ‘Elevated Kocuria rhizophila contributing to repair of skin barrier function in patients with atopic dermatitis’(아토피피부염 환아에 있어 코쿠리아 리조필라를 이용한 피부장벽 재생 기전) 이라는 제목으로 국제학술지 Allergology International(IF 6.7, 2024 JCR 알레르기 분야 상위 6.3%) 11월호에 게재됐다. 성명순 교수는 소아 청소년 알레르기ㆍ호흡기 질환을 비롯해 천식, 아토피피부염, 식품 알레르기, 두드러기 등 다양한 질환에서 활발한 진료를 이어가고 있으며 경북 유일 경구ㆍ피하 면역 치료를 시행중이다.

‘메티마졸’ 최적 용량 예측하는 AI 기반 모델 개발

투명성 확보 위해 SHAP 분석기법 적용해 모델 예측에 영향 미칠 변수 시각화·정량화했다 XGBoost 모델 외부 데이터 검증에서 경험 많은 전문의가 처방한 용량과 거의 유사 연세의대와 가톨릭의대 공동 연구팀

‘메티마졸’ 최적 용량 예측하는 AI 기반 모델 개발

연세의대와 가톨릭의대 공동 연구팀이 인공지능을 바탕으로 최적의 치료제 용량을 예측하는 모델을 개발했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism’에 게재됐다. 연세의대 강남세브란스병원 소아청소년과 송경철, 김준영 교수와 가톨릭의대 의료정보학교실 고태훈 교수, 이강혁 박사 연구팀이 최근 소아청소년 갑상선 기능 항진증 환자에게 사용하는 치료제 ‘메티마졸’의 최적 용량을 예측하는 인공지능 기반 모델을 성공적 ▲(좌측부터) 연세의대 강남세브란스병원 으로 개발하고 유효성을 검증했다. 소아청소년과 송경철, 김준영 교수, 가톨릭의대 의료정보학교실 고태훈 교수, 이강혁 박사 소아청소년기 갑상선 기능 항진증은 갑상선 호르몬이 과도하게 분비되어 대사 속도가 비정상적으로 증가하는 질환이다. 성장기 아동의 성장 장애 및 학업 수행력 저하 등 신체·정신적 문제를 유발하며, 심각할 경우 갑상선 중독 발작과 같은 위협적인 합병증을 초래할 수 있어 조기 진단과 치료가 매우 중요하다. 소아청소년 갑상선 항진증의 1차 치료제는 ‘메티마졸(Methimazole)’을 사용한다. 장기간 투여하므로 용량 오차가 발생하면 갑상선 기능 저하증을 비롯해 간독성, 백혈구 저하증 등 심각한 부작용의 위험이 있다. 따라서 정밀한 투약 용량 설정이 치료의 핵심이지만, 적정 약물 용량에 대한 객관적인 예측 수단이 부족해 의료진의 임상 경험에만 의존할 수밖에 없는 상황이다. 연구팀은 강남세브란스병원, 용인세브란스병원, 건양대학교병원 등 3개 기관의 소아청소년 환자 데이터 총 2,209건을 분석했다. 연구팀은 나이, 성별, 키, 체중 등 환자의 신체 계측 정보와 현재 및 직전 방문 시의 갑상선 기능 검사 결과, 과거 메티마졸 처방 용량 등의 변수를 활용하여 선형회귀, 의사결정나무, 서포트 벡터 회귀, XGBoost, 피드포워드 신경망 등 다양한 기계학습 모델을 훈련시켰다. 연구 결과, XGBoost 모델이 내부와 외부 검증에서 모두 가장 뛰어난 성능을 보였다. 특히 XGBoost 모델의 외부 데이터 검증에서는 경험 많은 전문의가 처방한 용량과 평균 1.08mg의 오차(Mean Absolute Error, MAE)만을 보였다. 이 수치는 최소 투약 단위인 메티마졸 한 알 용량인 5mg의 1/5 수준에 불과하다. 연구에 참여한 소아청소년 환자의 평균 메티마졸 용량이 약 8mg임을 고려할 때, 매우 낮은 오차율에 해당한다. 이는 인공지능 기반 모델의 높은 정확도를 시사하며, 임상 의사 결정 지원 도구로서 즉시 활용 가능한 수준으로 평가된다. (표1) 다양한 기계학습 모델의 내부 검증과 외부 검증에 따른 평균 절대 오차(MAE) 값 비교. 특히 XGBoost 모델은 외부 검증에서 1.08mg을 기록해 경험 많은 전문의가 처방한 용량과 크게 다르지 않았다. (표2) 메티마졸 용량 예측의 기여 요인 분석 별 SHAP 값 종합 분포도. 연구팀은 인공지능 기반 예측 모델의 투명성을 확보하기 위해 SHAP(SHapley Additive exPlanations) 분석 기법을 적용하여 모델 예측에 가장 큰 영향을 미치는 변수들을 시각화하고 정량화했다. SHAP는 복잡한 인공지능이 특정 결과를 예측할 때, 어떤 데이터를 근거로 그런 판단을 내렸는지 각 요인의 기여도를 측정하여 설명해주는 기술이다 모델 예측에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 실제 임상 진료에서 중요하게 생각하는 변수인 ‘이전 처방 용량', ‘유리 T4 호르몬’, ‘혈중 T3 호르몬’ 순으로 나타나, 인공지능 모델이 실제 임상에서의 의사결정 과정을 효과적으로 학습했음을 확인했다. 이번 연구는 소아청소년 갑상선 기능 항진증 치료에서 데이터 기반의 인공지능 약물 용량 추천 모델을 세계 최초로 개발하고 유효성을 다기관 검증했다는 점에서 학술적 의의가 크다. 특히 성인과 달리 약물의 대사와 효과가 매우 가변적인 소아청소년 환자군에서 약물 투여 정밀도를 돕는 인공지능 모델의 가능성을 제시하여, 소아 분야 정밀의료의 새로운 흐름을 열 것으로 기대를 모으고 있다. 송경철 교수는 “지금까지 적정 메티마졸 용량은 의사의 섬세한 경험과 판단에 의존해왔다. 이번 연구는 진료실에서 쌓아온 귀중한 경험을 정량화하여, 의료진의 결정을 정확하고 빠르게 돕는 인공지능 모델의 가능성을 엿볼 수 있었다. 앞으로 모델을 고도화하여 환자 개개인의 특성에 맞는 최적의 맞춤 치료 전략을 수립할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

삼중음성유방암, 면역세포의 공간적 비밀에서 실마리 찾았다

삼중음성유방암 환자 SPP1+ 대식세포 많은 환자 예후 나빠, VEGFA+ 호중구 공존 환자 예후 더 나빠 혈관신생 조절하는 면역세포 미세환경 규명으로 맞춤형 면역치료 길 열어 서울대학교 의과대학 정기훈 교수 연구팀 서울대학교병원 이한별 교수팀 공동 연구

삼중음성유방암, 면역세포의 공간적 비밀에서 실마리 찾았다

서울대학교 의과대학 정기훈 교수 연구팀은 서울대학교병원 이한별 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 유방암의 아형 중 예후가 특히 나쁜 삼중음성유방암(triple negative breast cancer, TNBC) 내 골수성 면역세포들을 단일세포 전사체 연구 기법을 활용하여 연구하였다. 이를 통해 혈관 신생 과정(angiogenesis)에 관여하는 세포들이 모여 있는 국소 환경(niche)을 발견하였으며, 이를 보유하고 있는 환자들의 경우 예후가 특히 부정적인 것을 확인하였다. ▲ 정 기훈 교수 ▲ 이 한별 교수 이번 연구 결과는 기존 연구에서 등한시 되었던 면역세포들의 공간적 배치가 중요하다는 사실을 보여주는 동시에 새로운 치료 표적을 제안함으로써 향후 삼중음성유방암의 치료 전략 수립에 크게 기여할 것으로 기대된다. 삼중음성유방암은 전체 유방암 환자의 약 15%를 차지하고 있는 암종으로, 젊은 여성의 비중이 다른 유방암에 비해 높은 것이 특징이다. 특히, 삼중음성유방암은 에스트로겐 수용체, 프로게스테론 수용체, HER2 단백질의 발현이 없기에 표적 치료제의 효과가 미비하여 단점이 분명한 세포독성 항암제가 치료법으로 사용되고 있다. 최근 종양 연구에서는 종양을 단순한 암세포의 집합체로 보는 것이 아니라 하나의 종양 미세환경(tumor microenvironment, TME)으로 보는 관점이 중요해지고 있다. TME를 구성하는 면역세포 중 골수성 면역세포(myeloid cell)는 중요성이 오랫동안 과소평가되어 왔으나, 최근 많은 연구들이 해당 세포들이 종양 내에서 다양한 기능을 수행함으로써 환자 예후에 영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 동시에 골수성 면역세포는 이질성이 매우 높기에 이들을 한 번에 표적화하는 것이 아니라 친종양적 아형만을 규명하고 이를 제거하는 방향의 전략이 요구된다. 연구진은 삼중음성유방암의 골수성 면역세포를 단일세포 전사체 분석(scRNA-seq) 기술을 활용하여 연구함으로써 다양한 아형의 대식세포 및 호중구를 발굴하였다. 이중 SPP1+ 대식세포와 VEGFA+ 호중구가 암세포가 필요로 하는 영양분과 산소를 공급하는 혈관의 성장을 촉진하는 것을 확인하였다. 최신 연구기법인 공간전사체 분석을 통해 연구진은 해당 세포들이 종양 내에서 저산소증이 높은 국소 환경에 밀집한 것을 확인하였으며, 해당 위치가 새로운 혈관신생 과정의 장소임을 발견하였다. 또한, 연구진은 저산소증이 높은 환경이 대식세포 및 호중구를 상기 아형들로 분화시킬 수 있음을 확인함으로써 종양 연구에서의 공간 정보의 중요성을 재확인하였다. 나아가, 삼중음성유방암 환자들을 골수성 면역세포 아형의 비율로 구분하였을 때 SPP1+ 대식세포가 많은 환자의 예후가 나쁜 것을 확인하였으며, VEGFA+ 호중구가 공존하는 환자의 경우 예후가 더욱 나빠지는 것을 발견하였다. 본 연구는 현재 치료법이 제한적인 삼중음성유방암의 새로운 치료 표적을 제안함으로써 향후 신규 치료 전략 수립에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다. 그림설명】 1) 삼중음성유방암 내 골수성 면역세포의 이질성 연구scRNA-seq을 이용하여 삼중음성유방암의 종양 미세환경 내 존재하는 호중구 및 대식세포의 이질성을 연구하고 기능적으로 다양한 아형으로 구분함. 2) VEGFA 호중구 및 SPP1 대식세포가 공존하는 국소 환경의 발견공간 전사체 분석 및 다중 면역형광염색 기법을 활용하여 혈관 신생 과정에 관여하는 골수성 면역세포가 밀집된 국소 환경을 발견함. 3) 골수성 면역세포와 환자 예후 간 상관관계 규명저산소 환경에 의해 골수성 면역세포들이 혈관 신생 능력을 가지는 아형으로 분화가 유도됨을 실험적으로 확인하였음. 골수성 면역세포의 비율에 따라 삼중음성유방암 환자들을 여러 환자군으로 구분할 수 있으며, 이중 혈관 신생 과정에 관여하는 골수성 면역세포가 많은 환자군의 경우 예후가 다른 환자에 비해 좋지 않음을 확인함.

AI 보조 대장내시경 검사 시행하니 선종 더 많이 발견

표준 대장내시경보다 대장선종·용종 검출률 높고, 검사당 발견된 선종·용종 개수 많았다 시술자 숙련도·피로도 영향 받는 대장내시경, AI기술로 대장암 예방 효과 향상 기대 한림대학교동탄성심병원 소화기내과 장현주(교신저자)·계세협·함다연 교수 연구팀

AI 보조 대장내시경 검사 시행하니 선종 더 많이 발견

대장암은 전 세계에서 세 번째로 흔한 암이며, 암 사망 원인 2위에 해당한다. 대장암을 예방하기 위해서는 대장 점막에 비정상적으로 자라는 혹인 ‘용종’을 관리하는 것이 중요하다. 대부분의 대장용종은 증상이 없는 비종양성이지만, 전암성 용종인 ‘선종’은 대장암으로 발전할 가능성이 높기 때문에 대장내시경 검사를 통해 선종을 조기에 놓치지 않고 제거해야 한다. 이러한 중요성으로 인해 대장선종 검출률은 오랫동안 대장내시경 검사의 주요 품질 지표로 사용되고 있다. 그러나 환자의 특성, 시술자의 숙련도 및 피로도 등의 요인으로 대장내시경 검사 시 선종을 놓칠 확률도 있어 기술적 보완의 필요성이 제기돼 왔다. 이러한 상황에서 대장내시경 검사 시 AI(인공지능)를 활용하면 선종 검출률을 높일 수 있다는 연구결과가 나왔다. ▲AI 보조 대장내시경 검사를 시행하고 있는 한림대학교동탄성심병원 소화기내과 장현주 교수 한림대학교동탄성심병원 소화기내과 장현주(교신저자)·계세협·함다연 교수 연구팀은 ‘AI 보조 대장내시경의 대장선종 검출률 향상 연구(Artificial intelligence-assisted colonoscopy improves adenoma detection rates in routine colonoscopy practice: a single-center, retrospective, propensity score-matched study with concurrent controls)’에서 이와 같은 결과를 입증했다. 연구팀은 한림대학교동탄성심병원에서 2023년 3월부터 2024년 2월까지 AI 보조 대장내시경 검사를 받은 474명과 표준 대장내시경 검사를 받은 474명의 검사결과를 비교했다. 두 그룹은 환자의 연령·성별·체질량지수·대장내시경 적응증·장청결도 점수·검사 시간 등을 기준으로 성향 점수를 계산해 분류됐다. 검사는 최소 3000건의 대장내시경 검사 경험이 있는 전문의 4명과 소화기내과 전임의(펠로우) 5명에 의해 이뤄졌다. 이후 대장선종·용종 검출률, 검사당 발견된 선종·용종의 개수, 용종의 특징 등을 분석했다. AI 보조 대장내시경 검사 시스템은 딥러닝 기반 알고리즘으로 대장용종을 실시간 자동으로 감지하며, 대장용종 의심 부위를 화면에 녹색 상자로 표시하고 경고음을 통해 시술자에게 알려준다. 분석 결과, AI 보조 대장내시경은 표준 대장내시경보다 대장선종·용종 검출률이 높고, 검사당 발견된 선종·용종의 개수가 많았다. 선종 검출률은 AI 보조 대장내시경은 36%로 표준 대장내시경 26% 대비 1.36배 향상됐다. 검사당 발견된 선종의 개수도 AI 보조 대장내시경은 0.69개로 표준 대장내시경 0.43개보다 60% 많았다. 용종 검출률은 AI 보조 대장내시경은 53.2%로 표준 대장내시경 46.2%에 비해 1.15배 향상됐고, 검사당 발견된 용종 개수는 AI 보조 대장내시경이 1.23개로 표준 대장내시경 0.93개보다 32% 많았다. 다만 용종의 위치·크기·형태·조직형 분포는 두 그룹 간 차이가 없었다. 장현주 교수는 “이번 연구에서 AI 보조 대장내시경 검사방법이 대장암의 씨앗이 되는 대장선종의 검출률을 향상시킬 수 있는 것으로 확인됐다”며 “AI 보조 시스템은 시술자의 피로도, 숙련도 차이, 시간 압박 등 사람이 겪는 한계를 보완함으로써 대장내시경 검사의 품질을 향상시키고 대장암 예방 효과를 높일 것으로 기대된다”고 설명했다. 또 장 교수는 “다만 AI 보조 시스템은 대장의 점막 주름이나 잔여물로 인해 완전히 노출되지 않은 부위에서 위양성(거짓 양성) 발생 빈도가 높고, 진행성 선종 검출에서는 한계를 보였다”며 “AI의 유용성에도 여전히 내시경 의사의 역할은 중요한 것으로 나타났다”고 덧붙였다. 이번 연구결과는 SCIE급 국제 의학저널인 ‘BMC Gastroenterology[피인용지수(I.F) 2.6]’ 10월호에 게재됐다.



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방치하면 통증 만성화되는 오십견' 초기에 잡아야
오십견은 어깨 관절을 둘러싼 관절낭이 딱딱하게 굳으며 염증과 통증을 일으키는 질환이다. 대표 증상은 어깨의 전반적인 뻣뻣함, 팔을 뒤로 돌리는 동작의 제한, 야간통 등으로 나타난다. 초기에는 잠을 잘못 잤다거나 일시적인 근육통으로 오해해 대수롭지 않게 넘기는 사례가 많다. 최근 3년간 건강보험 진료 통계에 따르면 오십견으로 병원을 찾는 환자 중 50~60대가 가장 많은 비중을 차지했다. 주로 중장년층에서 많이 나타나는 이유는 노화로 인해 어깨 주변 조직의 탄성이 떨어지고 염증이 누적되기 쉬워지기 때문이다. 여기에 장시간 컴퓨터 작업, 가사 노동, 무거운 물건 운반 등 반복적인 어깨 사용 습관도 발병 위험을 높인다. 또한, 당뇨병이나 갑상선 질환 같은 대사 질환이 있는 사람에게서 더 흔하게 나타나는 것으로 알려져 있다. ▲ 김 현곤 교수 대부분의 환자는 약물, 물리치료, 스트레칭 등 비수술적 치료로 호전을 보인다. 통증이 심할 때는 소염진통제와 관절 내 스테로이드 주사가 도움이 되며, 통증이 다소 가라앉으면 본격적인 관절 운동이 필요하다. 대표적인 운동으로는 벽을 타고 손을 올리는 ‘벽 타기’, 팔을 아래로 늘어뜨린 채 원을 그리는 진자운동, 수건을 이용한 내

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국내 최초 타액 기반 우울증 진단 보조 소프트웨어 의료기기 선보여
정신건강 디지털 헬스케어 전문기업 마인즈에이아이(대표 석정호)가 국내 최초로 타액 내 호르몬을 활용한 우울증 진단 보조 소프트웨어 의료기기 ‘마인즈내비(Minds.NAVI)’의 식품의약품안전처(식약처) 허가를 획득했다고 밝혔다. ‘마인즈내비’는 사용자의 자가보고식 심리 설문 평가와 함께, 타액 내 Cortisol(코르티솔) 및 DHEA(디하이드로에피안드로스테론) 농도 분석을 결합하여 우울증 진단을 보조하는 소프트웨어 기반 의료기기다. 이는 생물학적 지표를 활용한 우울증 진단 보조 기기로는 국내 최초이자, 세계적으로도 상용화된 사례가 없는 혁신적인 시도다. 마인즈에이아이는 연세대학교 강남세브란스병원 정신건강의학과 석정호 교수가 설립한 기업으로, 기존의 심리학적 평가 도구를 재구성한 ‘PROVE Battery’를 기반으로 ‘마인즈내비’를 개발했다. 이 소프트웨어는 사용자가 심리 설문을 완료한 후, 정해진 시간에 타액을 채취해 진단 기관으로 보내면 알고리즘이 이를 분석해 우울증 여부를 보조 진단하는 방식으로 작동한다. 특히, 123명의 피험자를 대상으로 진행된 확증 임상시험에서 ‘마인즈내비’는 민감도 97.22%, 특이도 95.24%라는 높은 진단 정확도를 기록하

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