AI·나노치료

전남대학교 의과대학이 AI와 나노기술을 융합해 전이·재발 암세포를 정밀 타격하는 혁신적 나노전달체를 개발하며 정밀 암 치료의 새로운 가능성을 열었다.

AI가 선별한 최적 약물 조합을 한 번에 전달하는 플랫폼을 구축해 동물실험에서 탁월한 효과와 안전성을 동시에 확인한 것이다.

1일 전남대에 따르면, 의과대학 박인규 교수 연구팀은 중앙대학교 융합공학부 박한수 교수 연구팀과 공동으로 인공지능(AI) 기술을 활용한 차세대 암 치료용 나노전달체를 개발했다.

연구 성과는 Journal of Nanobiotechnology(피인용지수 12.6, JCR 상위 2.0%) 온라인판에 ‘AI-guided design of a CXCR4-targeted core-shell nanocarrier for co-delivery of berberine/paclitaxel in cancer therapy’라는 제목으로 게재됐다.

이번 연구는 AI 기반 약물 설계와 첨단 나노기술을 창의적으로 결합해 기존 암 치료의 한계를 넘어서는 독창적 접근법을 제시했다.

연구팀은 AI 기반 약물 시너지 예측, 펩타이드 리간드 탐색, 제형 최적화를 포함한 3단계 통합 AI 워크플로우를 구축해 CXCR4 수용체를 표적하는 핵·껍질(core-shell) 구조의 나노캐리어를 설계했다.

이 나노캐리어는 메조포러스 실리카 코어와 리포좀 껍질로 구성되어 베르베린(BBR)과 파클리탁셀(PTX)을 동시에 효과적으로 실어 나를 수 있다.

가장 큰 혁신성은 AI가 예측한 최적 약물 조합을 정밀한 나노구조체에 실제로 구현했다는 점이다.

기존 경험적 접근과 달리, AI가 분석한 시너지 효과를 바탕으로 서로 다른 작용기전을 가진 약물을 선별하고, 이를 CXCR4 양성 암세포에 선택적으로 전달하는 표적 치료 전략을 구현했다.

CXCR4는 암세포의 전이와 재발에 핵심적으로 관여하는 수용체로 알려져 있다.

연구팀이 개발한 핵-껍질 구조의 나노전달체는 약물을 안정적으로 탑재하고 지속 방출을 가능하게 해 기존 단일 약물 치료 대비 우수한 항암 효과를 보였다.

세포 실험에서는 암세포의 증식과 이동을 강력하게 억제하는 시너지 효과가 확인됐으며, 대장암 동물모델에서는 종양 크기가 현저히 감소했다.

또한, 종양 관련 비장비대 현상이 완화되고 전신 독성이 나타나지 않아 안전성과 치료 효과를 모두 충족하는 정밀 치료제 후보로서의 잠재력이 입증됐다.

이번 연구를 통해 AI 기반 약물 조합 탐색과 표적형 나노전달체 설계라는 두 가지 난제를 동시에 해결함으로써, 암 치료제 개발의 패러다임을 전환하는 통합적 플랫폼을 제시했다는 평가다.

연구를 주도한 박인규 교수는 “AI 기반 약물 설계와 정밀 나노공학을 결합한 이번 연구는 개인 맞춤형 암 치료의 새로운 가능성을 보여준다”며, “향후 다양한 암종과 난치성 질환 치료에도 확장 가능한 혁신적 플랫폼”이라고 강조했다.

특히 이 나노캐리어는 향후 환자별 암 특성에 맞춘 맞춤형 치료 시대 전환을 가속화할 수 있으며, 비침습적 투여법과 결합될 경우 환자 편의성과 치료 지속성을 크게 높일 수 있는 미래지향적 치료 전략으로 평가된다.

과학적 창의성과 최첨단 AI 기술이 결합된 이번 CXCR4 표적 이중약물 나노전달체 개발은 차세대 정밀 암 치료 시대를 앞당길 중요한 이정표가 될 것으로 기대된다.

한편 본 연구는 한국연구재단 기초연구사업(중견연구)과 나노소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.