이도헌(왼쪽) KAIST 바이오및뇌공학과 교수와 조유상 한국한의학연구원 선임연구원.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 그동안 증상 억제만 가능했던 조현병을 치료할 수 있는 실마리를 찾았다.

카이스트(KAIST)는 바이오및뇌공학과 이도헌 교수와 한국한의학연구원 공동연구팀이 미국 스탠리 의과학연구소와 국제공동연구를 통해 인공지능으로 개인의 유전형과 조현병 사이의 선천적 병리 모델과 조현병 예측 마커를 발굴했다고 27일 밝혔다.

조현병은 2016년 강남역 살인사건, 2019년 진주 방화사건, 2023년 대전 칼부림 사건 등 일부 환자들의 강력범죄와 환자에 대한 사회적 낙인으로 인해 조현병은 심각한 사회적 문제로 급부상했다. 하지만 이러한 심각성에도 불구하고 조현병의 원인은 명확히 밝혀지지 않아, 리스페리돈, 클로자핀 등 항정신병제에 의한 증상의 억제만이 가능한 실정이다.

이도헌 교수 연구팀은 미 스탠리연구소의 다수준 뇌 조직 데이터에 최근 주목받는 인공지능 기술인 ‘설명가능한 심층학습’ 기술을 접목, 선천적 유전형과 조현병 사이의 병리를 설명하는 인공신경망 모델을 구축했다. 그리고 모델을 해석해 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 제시, 개인화된 조현병 예측과 세포 치료 등을 통한 조현병 원인치료의 가능성을 열었다.

이번 연구로 밝혀낸 조현병 예측 마커와 조현병을 유발하는 원리 모식도.[KAIST 제공]

이도헌 교수는 “바이오의료 분야는 속내를 알 수 없는 인공지능보다는 속내를 해석가능한 인공지능이 꼭 필요한 분야”라면서 “기존 인공지능과 비교했을 때 이번 연구에서는 인공신경망의 중간 노드에 유전자 이름, 세포의 상태와 같은 구체적인 생물학적 의미가 부여된 노드를 배치하고 그들간의 연결관계를 기계학습기법으로 분석했다”고 말했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 이도헌 교수, 조유상 박사(現 한국한의학연구원 선임연구원), 미국 스탠리연구소 김상현 박사가 공동으로 진행한 이번 연구는 영국 옥스퍼드대학교에서 발간하는 세계적 학술지인 ‘기능유전체학 브리핑’ 9월호에 게재됐다.