한국뇌연구원 천무경 박사, AI·생체정보 활용해 치매 초기 분자기전 예측

  • 노인호
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  • 입력 2020-08-11   |  발행일 2020-08-11 제18면   |  수정 2020-08-11

한국뇌연구원 천무경 박사가 AI를 활용해 생체정보(오믹스) 데이터를 분석, 뇌에서 아밀로이드 베타의 증가가 콜레스테롤 합성을 유도한다는 것을 발견했다. 오믹스(omics)는 전체를 뜻하는 옴(ome)과 학문을 뜻하는 익스(ics)가 결합된 말로, 생체 내 유전물질을 이루는 단백질의 활동 등 생명현상과 관련한 중요한 정보를 분석하는 학문을 말한다.

10일 한국뇌연구원에 따르면, 아밀로이드 베타는 치매의 원인 단백질로 잘 알려져 있고, 정상인의 뇌 속에서 과도하게 많아질 경우 미세아교세포 등에 의해 제거된다. 콜레스테롤은 세포막을 구성하고 막의 유동성을 조절하며, 체내 항상성 유지를 위해 혈액 내 일정수준으로 유지되어야 한다. 이러한 과정들이 정상적으로 진행되지 않으면 체내에 병리적 이상이 발생하게 된다.

연구팀은 알츠하이머 질환이 유발된 마우스의 대뇌피질 조직 데이터를 생성적 적대 신경망(GAN-Generative Adversarial Networks)이라는 인공지능으로 분석했다. GAN은 생성자(Generator)와 구분자(Discriminator) 간 경쟁을 통해 데이터를 생성하고 학습해 실제에 가까운 가짜를 만들어내는 알고리즘으로, 오바마 대통령의 가짜 연설 영상이나 얼굴 노화 예측에 활용되는 등 최신 딥러닝 알고리즘으로 주목받고 있다.

연구팀은 GAN을 이용해 정상 마우스에서 치매 유전자 발현을 시뮬레이션하고, 정상형(wild-type)에서 치매 단계로 진행될 때 유전자 발현의 변화과정을 관찰한 결과, 아밀로이드 베타가 증가하면서 콜레스테롤 합성을 초기에 유도한다는 사실을 발견했다. 또 인간 사후 뇌조직에서도 관련성을 확인했다.

이번 연구는 RNA 전사체 분석에 AI를 융합하는 독특한 연구기법을 사용한 것으로, 연구자들에게 보다 체계화된 해석 및 실험을 위한 디자인을 제공하고, 의료 산업계에는 질병 초기에 일어나는 생체 내 변화를 예측하는 새로운 접근법을 제시했다는 데 의의가 있다고 한국 뇌연구원 측은 설명했다.

노인호기자 sun@yeongnam.com

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