의료 인공지능(AI) 대표기업 루닛(대표이사 서범석)은 5월 29일부터 31일까지 온라인으로 개최되는 미국 임상종양학회(ASCO, American Society of Clinical Oncology) 연례학술대회에서 연구논문 2편을 발표한다고 28일 밝혔다. 연구는 AI 바이오마커에 따른 분류와 실제 면역항암제 치료를 받은 환자의 생존율의 연관성을 입증했다.

연구를 이끈 팽경현 루닛 최고제품책임(CPO) 이사는 “항암 치료 분야에서 인공지능 기술은 이제 막 소개되고 있는 단계”라며 “연구를 통한 증명 및 철저한 학계의 검증이 중요한 상황에서 2019년에 이어 올해도 ASCO에서 루닛의 연구 내용을 발표하게 돼 뜻깊다”고 말했다.

서범석 루닛 대표는 “이미 생물학적으로 잘 알려진 기전에 초점을 두고 임상적으로 적용이 될 만한 주제로 연구개발을 한 결과라 향후 제품화까지 가능할 것으로 기대한다”며 “과거에 병리 조직은 암의 진단에만 주로 쓰였지 치료의 반응을 예측하는 바이오마커로 쓰인 적은 없었다. 병리 슬라이드의 디지털화를 통해 소프트웨어 분석이 가능하게끔 새로운 플랫폼이 구축됐고 이에 인공지능을 적용할 수 있게 됐다”고 말했다.

서 대표는 “이번 연구는 병리 데이터로 유용한 바이오마커의 유의미한 개발 가능성을 잘 보여준다. 종양침윤림프구를 기반한 분석은 하나의 대표적인 예시일 뿐 다른 면역세포들의 분석을 포함해서 다양한 분석이 가능하며 앞으로 범위를 넓혀 연구개발을 확장해 나감과 동시에 제품화까지 진행할 예정이다”라고 설명했다.

루닛 연구팀은 삼성서울병원 종양내과 및 병리과와 협업해 H&E 영상 및 임상자료를 분석했다. 또 미국 노스웨스턴대(Northwestern University) 채영광 교수 및 루닛의 자문위원으로 활동 중인 홍콩 중문대 종양학 의장 토니 목(Tony Mok) 교수와 협력해 연구를 진행했다.

연구는 루닛이 자체 개발한 인공지능 기반 조직 분석 시스템 루닛 스코프(Lunit SCOPE)를 통해 면역항암제 치료예측인자 가운데 가장 중요한 요소인 종양침윤림프구(Tumor-infiltrating lymphocytes)의 분포 상태를 분석, 세 가지 종류의 면역학적 형질(immune phenotype)로 분류했다.

연구팀은 종양침윤림프구가 주로 △종양세포 주위에 분포할 경우 ‘면역 활성(inflamed)’ △기질조직에 주로 분포할 경우 ‘면역 제외(excluded)’ △전체적으로 종양침윤림프구가 적은 경우 ‘면역 결핍(desert)’으로 나눴다. 이후 세 가지 면역학적 형질 분류에 따라 환자의 면역항암제 치료 결과를 비교 분석했고 면역항암제 내성과의 연관성을 확인했다.

루닛에 따르면 제넨테크(Genentech)와 아스트라제네카(Astra-Zeneca) 같은 글로벌 제약사들이 기존 연구에서 이러한 면역학적 형질에 대한 분류를 통해 다양한 암종의 예후 및 면역항암제와의 관련성에 대해서 보고한 바 있다. 그러나 기존 연구는 사람의 눈으로 관찰한 것을 기반으로 분류한 것이며 객관적인 수치화는 이뤄지지 못했기에 임상 적용에 어려움이 있었다.

독립 환자군에 대해 검증한 결과 AI가 정량적으로 분류한 ‘면역 활성’ 환자군이 나머지 환자군에 비해 최대 7배 이상 높은 무병생존율(PFS, Progression-free Survival)을 보였다. 또 환자의 치료 전후 단계에서 각각 AI로 면역학적 형질을 세 가지로 분류하고 그 결과 치료 전후의 변화에 따라 생존율이 바뀜을 확인했다. 특히 면역항암제의 무병생존기간이 짧은 환자군은 ‘면역 활성’에서 ‘면역 결핍’으로 면역형이 변화하는 경우가 절반에 달했다.

루닛에서 연구를 주도한 옥찬영 부서장은 “이번 연구는 종양미세환경의 면역학적 특성을 인공지능을 이용해 규명한 최초의 연구이며 향후 면역항암제 치료 예측 바이오마커로써 의의를 가질 수 있을 것으로 기대된다”며 “특히 면역항암제의 치료 기간에 따라 면역학적 형질이 변할 수 있기에 그에 따른 맞춤형 치료 방법이 필요할 수 있음을 시사한다”고 말했다.