생명연 "디지털바이오·AI 융합 '간암 비침습 조기진단 기술' 개발 성공"

혈액 속 엑소좀 마이크로RNA와 인공지능(AI)을 결합해 간암 조기에 진단하는 기술 개발 기존 혈액검사(AFP) 한계를 극복하며, 초기 간암도 95~100% 수준의 정확도로 구분 가능

한태수 박사팀 단체사진(앞줄 가운데 연구책임자).©한국생명공학연구원

한국생명공학연구원(원장 권석윤, 이하 생명연) 김대수·한태수 박사 연구팀과 경북대학교 허근 교수 연구팀은 혈액 속 초미세 입자(엑소좀)에 들어 있는 마이크로RNA를 분석하고, 이를 인공지능(AI)으로 결합하여 간암을 조기에 정확하게 진단하는 새로운 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

이 기술은 초기 단계의 간암을 높은 정확도로 판별할 수 있어 조기 치료 가능성을 크게 높일 것으로 기대되고 있다.

간암(특히 간세포암, HCC)은 전 세계적으로 사망률이 매우 높은 암 중 하나로 국내 암 사망률 2위를 차지하고 있다. 미국을 기준으로 5년 생존율이 약 22%에 불과하다. 하지만 조기에 간암을 발견하면 절제 수술이나 간이식, 고주파 소작술 등 치료 성공률이 높아진다.

하지만 현재 널리 사용되는 혈액검사 지표인 알파태아단백(AFP)은 간암 환자에서 높게 나타나지만, 간경변이나 기타 간질환에서도 수치가 상승할 수 있어 위양성(false positive) 결과를 초래할 가능성이 있다. 이에 보다 정확하고 신뢰성이 높은 조기 진단 기술의 개발이 필요하다.

우리 몸의 세포는 엑소좀(Exosome)이라는 작은 주머니 속에 여러 분자 신호를 담아 혈액으로 내보낸다. 간암이 발생하면 이 엑소좀 안에 들어 있는 마이크로RNA의 종류와 양이 뚜렷하게 달라진다.

연구팀은 간 질환이 단계별로 진행되는 동물모델을 만들어 실제 사람 환자의 혈액 샘플과 비교 분석했다. 그 결과, 간암에서 특히 많이 나타나는 8종의 엑소좀 마이크로RNA를 찾아냈다. 이 8종은 간암 환자의 혈액 속에서 건강인이나 간경변 환자보다 뚜렷하게 증가했다.

이에 연구팀은 발견한 8종의 엑소좀 마이크로RNA와 기존의 AFP 수치를 함께 AI(인공지능)에 학습시켜 ‘다중 바이오마커 기반 진단모델’을 개발했다.

실험 결과, 건강인 vs 간암, 간경변 vs 간암, 초기 간암 vs 건강인·간경변을 약 95~100% 정확도로 구분하는 데 성공했다. 이번 성과는 엑소좀 마이크로RNA를 조기 간암 진단 지표로 확립하고 AI 기반 다중 바이오마커 모델의 임상 적용 가능성을 입증함으로 향후 다른 암종 진단과 맞춤형 건강검진으로 확장이 가능하다는 점에서 학문적·산업적 가치가 크다는 평가다.

연구책임자인 한태수 박사는 "이 AI 기반 진단모델은 동물모델부터 실제 환자 혈액까지 단계적으로 검증하여 신뢰성을 확보한 기술로, 소량의 혈액만으로도 초기 간암 여부를 판단할 수 있어 간암 조기 검진의 새로운 표준이 될 잠재력을 갖고 있다"고 밝혔다.

이번 연구는 2025년 6월 26일 합성생물학 분야의 세계적인 국제학술지 Cancer Communications(IF 24.9) 온라인 판에 게재됐다.(논문명 : A serum exosomal microRNA-based artificial intelligence diagnostic model for highly accurate detection of hepatocellular carcinoma / 교신저자 : 김장성·허근·김대수·한태수 박사 / 제1저자 : 황진성·이수기·김경화 박사 ) 

본 연구는 과기정통부 개인기초연구사업, 범부처재생의료기술개발사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐다.