마이크로소프트, 대규모 종양 미세환경 분석 AI 기술 공개
||2025.12.10
마이크로소프트가 멀티모달 AI(인공지능)를 활용한 저비용 종양 분석 기술을 내놓으면서 암 연구 판도에 새로운 변화가 시작될 전망이다.
마이크로소프트는 9일(현지시간) 생명공학 학술지 셀(cell)에 자사 연구진이 ‘종양 미세환경 모델링을 위한 가상 인구를 생성하는 멀티모달 AI – 기가타임’이란 주제의 논문을 게재했다고 밝혔다.
연구진이 최근 공개한 ‘기가타임(GigaTIME)’은 병원에서 일반적으로 촬영하는 저비용 H&E(헤마톡실린·에오신) 조직 슬라이드 이미지만으로 실제 고가 분석을 거쳐야 확인할 수 있는 단백질 발현·면역세포 분포·종양 미세환경(TIME) 정보를 정밀하게 복원하는 멀티모달 AI 모델이다.
이 기술을 활용하면 복잡한 병리 분석 없이도 수십만 명 규모의 ‘가상 mIF(다중 면역형광)’ 이미지 세트를 구축할 수 있어, 그동안 비용과 시간 문제로 불가능했던 대규모 종양 미세환경 연구가 가능해진다.
이번 연구에서 마이크로소프트는 1만4256건의 실제 H&E 슬라이드를 기가타임E으로 변환해 약 30만 건의 가상 mIF 이미지를 생성했다. 24종의 암과 306개 세부 아형이 포함된 이 데이터는 전 세계 51개 병원·1000개 이상 클리닉에서 수집된 환자 표본으로 구성됐다.
연구진은 이 방대한 자료를 활용해 총 1234개의 단백질·임상 속성 간 유의미한 연관성을 새롭게 규명했다고 밝혔다. 일부는 기존 연구에서 알려진 상관성을 재확인한 것이지만, 상당수는 기존 데이터 한계로 관찰되지 못했던 새로운 패턴이었다.
특히 기가타임이 재현한 ‘가상 종양 미세환경’은 특정 단백질 발현 패턴과 종양 변이 부담(TMB), KRAS·KMT2D 등 주요 유전자 변이, 병기(stage) 간의 연관성을 보다 정량적·공간적으로 파악할 수 있게 했다.
여러 단백질 채널을 결합한 공간 패턴을 분석해 환자의 면역 활성도, 종양 주변 면역세포의 분포 밀도, 생존 예측 등 임상적 의사결정에 영향을 미치는 지표를 기존 방식보다 정교하게 도출할 수 있다는 점도 확인됐다.
이 기술의 의미는 단순한 이미지 변환에 그치지 않는다. 기존 mIF 분석은 비용이 높고 샘플 획득이 어렵다는 이유로 수백 건 수준에서 연구가 이뤄지는 게 일반적이었다.
하지만 병원마다 쉽게 확보할 수 있는 H&E 슬라이드만 활용해 동일한 수준의 데이터를 가상으로 구축할 수 있게 된 만큼, 앞으로는 ‘수만 명 규모의 종양 미세환경 분석’이 일상이 될 수 있다는 전망이 나온다. 연구진은 이를 “정밀의료를 위한 가상 환자(Virtual Patient) 구축의 첫걸음”이라고 설명했다.
또한 기가타임은 모델 구조와 구현을 연구자들에게 오픈소스로 공개해 전 세계 암 연구자들이 자유롭게 활용할 수 있게 했다. 의료계에서는 면역항암제 반응성 예측, 환자군 세분화, 새 항암치료 후보 탐색 등 기존에 한계가 컸던 영역이 크게 확장될 것이라고 평가했다.
비용·데이터 한계로 정체돼 있던 공간 단백질체(spatial proteomics) 기반의 종양 연구가 대규모·고정밀로 확장될 수 있는 기반이 마련됐다는 점에서, 기가타임은 암 연구와 치료 패러다임을 근본적으로 변화시킬 기술로 평가된다.
연구진은 “임상 현장에서 흔히 쓰는 데이터를 활용해, 실제 실험을 대체하거나 보완할 수 있는 대규모 가상 생체 데이터 시대가 열릴 것”이라고 말했다.
김동명 기자
simalo@chosunbiz.com
