정신분열증으로도 알려진 조현병은 환청, 환영, 인지장애 등의 증상으로 대표되는 정신질환이다. 국내 연구진이 인공지능을 활용해 그동안 증상 억제만이 가능했던 조현병의 원인을 치료할 수 있는 실마리를 찾았다. KAIST 바이오및뇌공학과 이도헌 교수 및 한국한의학연구원(원장 이진용) 공동연구팀이 미국 스탠리 의과학연구소(이하 스탠리연구소) 와의 국제공동연구를 통해 인공지능으로 개인의 유전형과 조현병 사이의 선천적 병리 모델과 조현병 예측 마커를 발굴했다고 27일 밝혔다. ▲이 도헌 교수 ▲ 조 유상 박사 조현병은 2016년 강남역 살인사건, 2019년 진주 방화사건, 2023년 대전 칼부림 사건 등 일부 환자들의 강력범죄와 환자에 대한 사회적 낙인으로 인해 조현병은 심각한 사회적 문제가 되었다. 그러나 이러한 심각성에도 불구하고 조현병의 원인은 명확히 밝혀지지 않아, 리스페리돈(risperidone), 클로자핀(clozapine) 등 항정신병제에 의한 증상의 억제만이 가능한 실정이다. 이도헌 교수 연구팀은 미 스탠리연구소의 다수준 뇌 조직 데이터에 최근 주목받는 인공지능 기술인 `설명가능한 심층학습' 기술을 접목해, 선천적 유전형과 조현병 사이의 병리를 설명하는 인공신경망 모델을 구축했다. 그리고 모델을 해석하여, 선천적 유전형이 유전자·단백질 발현 조절을 통해 뇌의 전전두엽피질, 안와전두엽피질 신경세포의 발생을 변화시켜 조현병 취약성을 결정한다는 사실을 밝혀냈다. 또한, 뇌의 신경세포 밀도를 감소시키는 유전형 조합을 조현병 예측 마커로 제시해, 개인화된 조현병 예측과 세포 치료 등을 통한 조현병 원인치료의 가능성을 열었다. < 그림 1. 본 연구로 밝혀낸 조현병 예측 마커와 조현병을 유발하는 원리 > 이도헌 교수는 바이오의료 분야는 `속내를 알 수 없는 인공지능'보다는 `속내를 해석가능한 인공지능'이 꼭 필요한 분야라고 강조하면서, “기존의 인공지능과 비교했을 때 이번 연구에서는 인공신경망의 중간 노드에 유전자 이름, 세포의 상태와 같은 구체적인 생물학적 의미가 부여된 노드를 배치하고 그들간의 연결관계를 기계학습기법으로 분석했다”라고 말했다. 바이오및뇌공학과 이도헌 교수, 조유상 박사(現 한국한의학연구원 선임연구원), 미 스탠리연구소 김상현 박사, 마리 웹스터 박사가 공동으로 진행한 이번 연구는 영국 옥스퍼드대학교에서 발간하는 세계적 학술지인 `기능유전체학 브리핑(Briefings in Functional Genomics)'지 2023년 9월호에 게재됐다.

고려대학교 안산병원은 서영우 안과 교수가 최근 ‘일상생활 속 사시 발현 모니터링 시스템 및 방법’을 주제로 국내 특허 등록을 했다고 27일 밝혔다. 이번 특허 기술은 아이 트래커(안구 추적장치)와 비디오 카메라가 장착된 안경을 통해 일상 속 사시 발현 빈도와 사시 발현 환경 데이터를 수집·분석하는 시스템이다. 사시를 실질적으로 치료하기 위해선, 일상생활 속에서 사시의 빈도가 얼마나 되는지 측정하는 게 매우 중요하다. 하지만 현재는 보호자에게 환자의 사시 발현 빈도를 묻거나, 진료실에서 사시를 유도해 얼마나 빨리 극복할 수 있는 지를 보고 평소의 발현 빈도를 추정하는 데 그치고 있다. 그마저도 매우 부정확하고, 평소의 사시 발현 정도를 반영할 수 없다는 문제가 있다. ▲ 서 영우 교수 이번 특허 기술을 통해 사시 치료에 중요한 일상생활 속 사시 발현 빈도를 객관적으로 측정할 수 있어, 중증도를 평가하고 그에 따른 치료 계획을 세우는 데 도움이 될 것으로 보인다. 사시 발현 모니터링 시스템은 ▲아이 트래커(안구 추적장치)와 외부 촬영용 비디오카메라가 탑재된 안경 ▲사시 발현 데이터를 기반으로 중증도를 판별하는 데이터 분석부 ▲분석한 데이터를 출력하는 피드백 출력부 ▲데이터 저장 장치 ▲분석용 소프트웨어 등으로 구성된다. 환자가 안경을 착용하면 1차적으로 안경에 부착된 아이 트래커가 우안과 좌안의 시선 위치 정보를 획득하고, 데이터 분석부에서 시선이 불일치되는 구간, 눈 벌림 각(시선 차이 각도), 사시 발현 시점(발생 시간), 빈도 등 사시 발현 데이터를 기초로 중증도를 분석한다. 영상 분석도 함께 이뤄지는 데, 이를 통해 실내/외 활동, 이동/정지 활동 등 환자의 사시 유발 환경이 판별된다. 끝으로 피드백 출력부는 환자가 사시 상태와 사시 유발 환경을 인지하고 대처할 수 있도록 안경에 증강현실(AR) 기술로 구현한다. 이번 특허 기술은 한국연구재단이 지원하는 기본연구과제로 선정돼 상용화 연구가 진행 중이다. 서영우 교수는 ”아시아권에서 흔한 간헐외사시의 경우 중증도를 결정하고 수술 계획을 세우는 것이 특히 중요하다“ 며 ”이번 특허 기술로 치료에 새로운 패러다임을 제시할 수 있고, 사시 발현 환경 분석에 따른 환자의 맞춤형 치료가 가능할 것으로 기대된다“고 말했다.

국내 연구진이 관상동맥 시술을 받은 환자들의 흡연 상태와 그에 따른 치료 성적을 분석한 대규모 임상연구를 발표했다. 비흡연자는 흡연자보다 시술 후 치료 성적이 좋았고, 과거흡연자(ex-smoker)는 비흡연자와 비슷한 정도의 치료 성적을 보였다. 특히 시술 후 금연을 시작한 환자는 흡연력이 20갑년에 도달하지 않은 경우 비흡연자와 유사한 치료 성적을 보였지만, 20갑년 이상인 경우 흡연자와 비슷한 치료 성적을 보임이 나타났다. 서울대병원 순환기내과 한정규 교수팀(의정부을지대병원 기유정 교수, 숭실대 한경도 교수)은 2009년부터 2016년까지 국내에서 관상동맥 중재시술(percutaneous coronary intervention, PCI)을 받고 국가건강검진에서 흡연상태를 기록한 환자 7만 4471명의 건강보험공단 자료를 분석한 결과, 이 같은 사실을 확인했다고 밝혔다 심장근육에 혈류를 공급하는 관상동맥이 좁아지면 운동시 흉통이 생기는 협심증이나 급성 혈류 차단으로 심장근육이 손상되는 심근경색 등이 발생한다. 이를 치료하기 위해 스텐트 삽입이나 풍선확장술 등으로 협착된 관상동맥을 넓히는 관상동맥 중재시술을 시행할 수 있다. ▲ 한 정규 교수 흡연이 심혈관계질환 환자에게 중요한 위험인자임은 널리 알려져 있다. 그러나 약물용출형 스텐트 등 최신 의료기술로 치료받는 환자들에서 흡연이 관상동맥 시술 후 치료 성적에 미치는 대규모 인구기반연구는 수행된 바 없었다. 특히 관상동맥 시술 후 흡연을 중단하는 것이 치료 성적에 미치는 영향은 규명되지 않았다. 관상동맥 시술을 받은 환자를 흡연을 유지하는 군과 금연을 시키는 군으로 무작위 배정하여 치료 성적을 비교하는 것은 윤리적인 문제로 불가능하기 때문에, 흡연의 영향을 규명하기 위해서는 대규모 인구기반 연구가 중요하다. 이에 따라 연구진은 건강보험공단 자료를 분석하여 이번 연구를 수행했다. 우선 관상동맥 시술을 받은 후 1년 이내에 시행된 건강검진을 받고 흡연 상태에 대한 자료가 있는 7만 4471명을 건강검진 시점의 흡연상태에 따라 ▲비흡연자 ▲흡연자 ▲과거흡연자(흡연력 있으나 검진 시점 금연)로 나눴다. 이후 세 그룹의 관상동맥 시술 후 치료 성적(관찰 기간 중간값 4년)을 분석한 결과 흡연자의 주요심뇌혈관사건(major adverse cardiac and cerebrovascular event, MACCE) 발생 위험이 비흡연자 대비 20% 높은 반면, 과거흡연자의 경우 비흡연자와 유사한 정도의 발생 위험이 관찰되었다. 즉 최신의 관상동맥 치료를 받더라도 흡연이 치료 성적에 악영향을 미친다는 것이 연구팀의 설명이다. 이어서 연구진은 관상동맥 시술 전과 후에 건강검진(두 건강검진 간의 간격 중간값 628일)을 받은 3만1887명의 환자를 흡연상태 변화에 따라 ▲비흡연자(비흡연→비흡연) ▲지속흡연자(흡연→흡연) ▲금연자(흡연→비흡연)으로 구분하여 분석했다. 그 결과 흡연의 과거력이 20갑년 미만인 환자의 경우 관상동맥 시술 후 금연을 할 경우 주요심뇌혈관사건 위험은 비흡연자와 통계적으로 유사했다. 반면, 흡연의 과거력이 20갑년 이상인 환자의 경우 금연을 하더라도 주요심뇌혈관사건 위험이 지속흡연자와 유사했다. 이는 누적된 흡연량이 일정 수준을 넘어서면 심장 근육에 돌이킬 수 없는 손상을 유발하기 때문으로 이해된다. 또한 연구진은 심근경색으로 관상동맥 시술을 받은 2만 8366명의 환자만 따로 분석하였는데, 전체 환자군에서와 같이 흡연자의 경우 비흡연자와 비교하여 주요심뇌혈관사건 발생 위험이 15% 높았고, 과거 흡연자의 경우 비흡연자와 유사한 발생 위험이 관찰되었다. 다만, 심근경색으로 관상동맥 시술을 받은 환자의 경우 시술 후 금연을 해도 주요심뇌혈관사건의 발생 위험 감소가 두드러지게 관찰되지 않았다. 이는 분석대상이 되는 환자 숫자가 부족하여 통계적 의미가 없었거나, 심근경색이 과거 흡연으로 누적된 심장 근육 손상과 상승작용을 일으켜 더 큰 비가역적 손상을 유발한 결과라는 것이 연구팀의 추정이다. 한정규 교수는 “최신의 관상동맥 치료를 받는 환자에서도 흡연이 치료 성적에 악영향을 준다는 것을 대규모 인구기반연구로 증명한 것”이라며 흡연자라고 할지라도 비흡연자만큼의 양호한 치료 성적을 거둘 20갑년 정도의 기회의 창이 있는 만큼, 적극적인 금연을 서둘러 시행할 수 있도록 의사와 환자 모두 관심과 노력을 기울어야 할 것”이라고 전하며 나아가 심근경색이 이미 발생한 환자에서 시술 후 금연의 긍정적인 효과가 두드러지지 않은 것은, 오히려 심근경색이 발생하기 전에 서둘러 금연을 시행해야 할 필요성을 보여준다”라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 심혈관계 분야 최고 권위지인 ‘유럽심장학회지 (European Heart Journal, EHJ IF: 39.3)’에 게재됐다. ◆ 시술 후 흡연상태에 따른 주요심뇌혈관사건 발생 위험 ... 흡연자는 비흡연자보다 20% 높은 위험이 관찰되었다.

부인암은 자궁과 난소를 포함한 여성 생식기에 발생하는 악성 종양이다. 그중 난소암은 병이 상당히 진행될 때까지 무증상인 경우가 많아 대부분의 환자가 3기 이후에 진단을 받는다. 소화불량이나 복통, 헛배가 부르거나 비정상적인 질출혈, 간혹 배에 단단한 덩어리가 만져지는 등의 증상이 나타나는 경우에는 난소암을 의심할 수 있다. 안타깝게도 난소암은 아직 선별 검사법이 확립되지 않았다. 영국에서 진행되어 2021년 발표된 난소암 조기검진 연구(UKCTOCS)에 따르면, 초음파 검사와 난소암 종양표지자를 이용한 조기검진 방법이 3/4기 난소암의 발생률을 감소시키지 못한 것으로 나타났다. 최근 들어 BRCA 유전자 돌연변이가 있으면 난소암에 걸릴 확률이 증가한다는 사실이 알려지면서 이를 이용하려는 움직임도 있긴 하나, 검사 비용이 비싸고 보험 적용 등의 문제가 있어 보편화되고 있지는 않다. ▲ 민 경진 교수 그럼에도 불구하고 현재로서는 난소암을 조기 발견하려면 연 1회 정도 산부인과를 찾아 검사를 받는 것이 가장 최선의 방법으로 권장된다. 질초음파 검사, CA-125를 비롯한 난소암 관련 종양표지자 검사 등이 난소암 진단에 도움이 될 수 있다. 난소암은 병기에 관계없이 수술을 하는 것이 기본이다. 골반 깊숙한 곳에 위치한 난소는 조직검사를 위한 접근 자체가 쉽지 않고, 조직 채취를 위해 바늘로 찌르는 과정에서 난소가 터져 암이 복강 전체로 퍼질 위험이 높아 수술 전 별도로 조직검사를 하지 않는다. 수술은 난소를 기본으로 자궁, 림프절 등 전이가 의심되는 부분을 모두 적출한다. 이후 적출한 장기에 대한 조직검사를 통해 암을 확진하고 병기에 따라 추가 항암치료를 진행할 수도 있다. 진행성 난소암의 경우 선행항암화학치료를 시행하고 병기설정수술 후 추가로 항암화학치료를 시행하거나, 병기설정수술을 시행하면서 복강내온열항암화학치료를 동시에 시행하여 난소암의 완전절제 확률을 높이고 재발의 가능성을 낮춰 가고 있다. 난소암은 복강 내에 병이 전이되어 있는 3/4기에 발견되는 경우가 많기 때문에 개복 수술이 일반적인 치료법으로 통하며, 최근에 초기 난소암은 복강경 수술을 적용하는 경우가 늘어나고 있다. 고려대안산병원 산부인과 민경진 교수는 “난소는 크기가 3~4㎝ 정도로, 수술 시 정상 조직을 최대한 보존해야 배란 기능과 정상적인 호르몬 분비를 유지할 수 있다”며 “초기 난소암으로 의심되는 경우에는 수술 부위를 최소화하고 병변만 제거할 수 있는 복강경 수술이나 로봇수술과 같은 최소침습 수술이 유리하다”고 말했다. 배란 횟수가 적을수록 난소암에 걸릴 위험은 낮아지는데, 이 때문에 난소암 예방을 위한 경구용 피임약 복용이 고려되기도 한다. 또한 BRCA 유전자 돌연변이를 보유한 여성 등, 난소암 고위험군이면서 출산 계획이 없는 경우에는 예방적 난소난관절제술을 시행할 수도 있다. 다만, 피임약 복용과 수술에는 각종 부작용과 후유증의 위험이 있으므로 산부인과 전문의와의 충분한 상담을 통해 진행하는 것이 바람직하다. ◆ 난소암 예시 사진