출처 : https://laboshigoto-cri.jp/article/detail/3863/

현재 AI(인공지능) 기술은 다양한 영역에 큰 영향력을 미치고 있다.

기능 장애나 기능 부전이 발생한 장기 등에 대해 세포를 적극적으로 이용하여 기능을 재생하도록 하는 ‘재생의료’ 분야에서도 AI가 활용되고 있다.

여기에서는 재생의료 분야에서의 AI 활용에 관한 현재 상황과 바이오 연구자에게 요구되는 기술을 소개한다.

▣ 재생의료에서의 AI 활용 상황

기계가 사람의 지능을 모방할 수 있게 하는 기술인 ‘AI(인공지능)’는 의료 현장에서도 적극적으로 활용되고 있다.

재생의료에서의 AI 시장 규모는 2023년 시점에 5,963만 달러(약 877억 원)였다. 그런데 2030년에는 2억 4,063만 달러(약 3,539억 원)에 달할 것으로 예상되어, 앞으로 크게 성장할 것으로 보인다.

압도적인 속도로 데이터를 처리하는 AI를 재생의료에서 활용하게 되면 연구 속도가 빨라질 것으로 기대된다.

▣ 재생의료 분야에서의 3가지 AI 활용 사례

이제 재생의료 분야에서 AI를 활용하는 구체적인 사례 3가지를 소개한다.

사례1 : AI를 활용하여 iPS 세포 배양

이화학연구소나 고베시립 고베 아이센터병원 등으로 이루어진 공동 연구팀은 눈과 관련된 난치병인 가령황반변성을 포함한 ‘망막색소상피(RPE) 부전증’ 환자에 대한 ‘망막 재생의료’를 연구하고 있다.

iPS 세포에서 분화 유도한 망막색소 상피세포(RPE)를 이식하는 세포 치료의 임상 연구는 2014년 1월에 실행되었고, 그 후로도 실행되었다는 보고가 있다.

망막 재생의료 기술은 발전하고 있지만, 이식용 iPS 세포를 만들려면 배양 환경을 무균화하고 높은 조작 재현성이 필요하기 때문에, 작업자에 가해지는 부담이 크며 작업할 수 있는 인재를 육성하는 것도 쉬운 일이 아니다. 따라서 결과적으로 재생의료 비용은 좀처럼 떨어지지 않아, 환자도 쉽게 접근하기 어려운 상황이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 범용 휴머노이드 ‘마호로’와 AI 소프트웨어를 조합한 연구자의 손과 눈을 거치지 않는 ‘자율 세포 배양 시스템’이 주목받고 있다.

산업용 로봇을 취급하는 야스카와 전기의 자회사 로보틱스 바이올로지 인스티튜트 주식회사가 개발한 휴머노이드 마호로는 iPS 세포 배양에 있어 숙련된 기술자와 거의 비슷한 정확도로 작업할 수 있다고 한다.

또한 2024년 5월에는 아스테라스 제약 주식회사가 야스카와 전기와 로봇 기술 활용을 위한 각서를 체결했다고 발표했다. 이 각서는 두 팔 달린 로봇이 세포 배양 및 분화 작업을 담당하게 하여 신약 개발 연구 및 의약품 제조 공정을 자동화하는 것을 목적으로 한다.

사례2 : AI를 활용하는 iPS 세포 품질 관리

주식회사 Quastella(쿠아스텔라)는 2019년에 설립된 나고야 대학에서 시작된 벤처 기업이며, 재생의료 등에서 사용되는 세포의 품질을 AI를 통해 관리하는 서비스를 전개하고 있다. 2024년 11월에는 츄부 뉴비즈니스협의회의 ‘벤처 대상’에서 최우수상으로 선정되었다.

재생의료 등의 세포 산업이 본격화되고 있지만, 사용되는 세포를 배양하고 관리하는 일에서는 여전히 현미경을 사용하는 주관적 평가가 이루어지고 있다. 인간의 ‘분별’에 의한 관리는 평가 불균형이나 작업자에 대한 부담감을 만들어 작업 효율적으로도 과제가 된다.

이러한 과제를 해결하기 위해 Quastella는 데이터 구동형 세포 품질 관리 시스템 ‘Cytometa(사이토메타)’를 개발하여 세포 화상의 정리부터 분석, 개선에 이르기까지 AI를 활용하는 일관된 프로세스를 실현한다. 이 시스템은 사람에 의존하던 품질 평가를 정량적이며 효율적으로 수행할 수 있게 한다.

Cytometa는 이미 세포 가공 시설이나 재생의료 기업, 배양 기재 제조사 등 다양한 분야에서 도입하고 있으며, 이용이 더욱더 확대될 것으로 기대된다.

사례3 : 재생의료 등에서 활용되는 화상 분석 AI 기술

엘픽셀 주식회사는 생명과학 영역의 화상 분석에서 강점을 보이는 도쿄대학에서 시작된 벤처 기업이다. 2017년에는 경제산업성이 주최한 ‘재팬 헬스케어 비즈니스 콘테스트 2017’에서 우수상을 받았다.

엘픽셀은 AI를 활용하는 의료 화상 진단 지원 기술 ‘EIRL(에이루)’와 클라우드형 화상 분석 플랫폼 ‘IMACEL(이마셀)’을 개발하고 있다. EIRL은 화상 분석에 더하여 의료 진단에 필요한 각종 정보를 더 빠르고 효율적이며 정확하게 진단할 수 있는 환경을 구축하는 것을 목표로 한다.

엘픽셀은 2024년 9월에 소니 주식회사가 가진 셀모션 이미징 시스템 ‘SI8000’ 시리즈의 세포 분석 소프트웨어를 계상하였다.

SI8000 시리즈의 분석 소프트웨어는 소니의 독자적인 세포 움직임 분석 알고리즘을 탑재하였으며, 이 기술이 생명과학 분야에 특화된 화상 분석 AI에서 강점을 보이는 엘픽셀에 계승함으로써 엘픽셀의 신약 개발ㆍ연구 지원 사업이 한층 가속화될 것으로 기대된다.

또한 소니로부터 계승받은 후에 엘픽셀이 ‘IMACEL SI8000’이라는 제품명으로 판매, 보수하고 있다.