AI 현미경으로 살아있는 세포를 실시간 관찰 ㈜토모큐브

때로 눈에 보이는 것 보다 보이지 않는 것들이 많은 문제를 일으키곤 합니다. 전 세계를 강타했던 코로나19바이러스와 질병을 일으키는 각종 세균들은 눈에 보이지 않지만 인간의 삶을 위협합니다. 이와 같은 감염 질환 뿐만 아니라 암과 같은 질병을 진단하고 치료하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으며, 이것이 바이오산업을 발전시키는 원동력이 되고 있습니다. 그 발전의 근간은 미세한 크기의 세포와 박테리아, 그리고 생체 조직을 관찰하는 데서부터 시작됩니다. 사람의 눈으로 관찰할 수 없는 미세한 물질을 관찰하기 위해서 현미경은 반드시 필요한 장비입니다. 이런 현미경이 이제는 단순 관찰을 넘어 인공지능을 이용한 분석과, 이를 바탕으로 한 체외 진단까지 가능한 AI현미경으로 스펙트럼이 확장되고 있습니다. 질병진단부터 치료까지 바이오 분야에 커다란 도움을 줄 것으로 주목받고 있는 AI 현미경 개발기업 ㈜토모큐브를 소개하고자 합니다.

살아있는 세포를 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 기술

토모큐브는 박용근 최고기술책임자(CTO)이자 카이스트 물리학과 교수가 연구하던 3D 홀로그래피 기술이 새로운 산업이 될 것이라 내다보고, 광계측 분야 사업가였던 홍기현 대표를 만나 사업을 같이 준비하면서 시작되었습니다. 토모큐브는 살아있는 세포를 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 (Holotomography, HT) 기술과 바이오 인공지능 영상분석분야에서 독보적인 기술력을 확보해 AI 현미경을 개발하고 있습니다.

현재 연구에 활용되고 있는 대부분의 형광현미경은 세포를 고정하고 유전자 변형이나 화학염색 등을 하는 전처리 과정이 필요합니다. 이 과정에서 세포가 죽거나 변형되기 때문에 살아있는 세포 그대로를 관찰하기 어렵고, 세포 준비 시간이 최소 수시간 길게는 하루까지 걸립니다. 토모큐브의 HT 기술은 X-ray 컴퓨터단층촬영(CT)과 비슷한 원리로 작용됩니다. CT촬영이 인체 내부 장기의 밀도차이에 따라 X선이 투과된 정도를 컴퓨터로 재구성하는 방법이라면, HT 기술은 레이저 광선을 이용하여 세포의 밀도에 따라 세포를3D로 구현합니다. 덕분에 전처리 과정 없이 살아있는 세포를 그대로 관찰할 수 있고 세포가 자연적으로 사멸하기 전까지 수시로 세포 촬영이 가능하며 입체적인 구조를 볼 수 있기 때문에 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.

일주일 걸리던 진단을 몇 초만에 진행하는 AI현미경

HT 기술에서 더 나아가 AI영상 분석 기술을 접목시킨 AI 현미경은 며칠이 걸렸던 패혈증 진단을 위한 박테리아 구분을 1초 이내에 가능하게 하였습니다. 보통 패혈증의 원인균을 알아내기 위해서 환자의 혈액을 채취하여 균을 배양하는 검사가 필요합니다. 이는 적어도 3~5일 정도의 시간이 필요하기 때문에 환자가 위독한 상태라면 검사결과가 나오기 전에 치료가 진행되어야 하는 상황이 발생하기도 합니다. 토모큐브의 AI현미경은 패혈증을 유발하는 박테리아 19종에 대한 이미지 데이터를 확보하고 딥러닝 모델에 학습시켜 환자의 샘플에서 세포 이미지를 판별해 95%의 정확도로 박테리아 종을 구분할 수 있게 되었습니다. 패혈증 외에도 급성 백혈병 등 질병 진단에 대한 임상을 준비하고 있습니다. 현재 세포와 조직에 대한 데이터베이스를 100만개 확보하였고 3D현미경 진단법과 관련해 국내외에서 30여개 특허도 획득하였습니다.

올해로 6년째를 맞이하는 토모큐브의 3D 홀로그래피 현미경은 메사추세츠공과대학(MIT), 하버드대, 독일 암센터 등 현재 20여 개국 50여개 대학과 연구소에서 활용되고 있습니다. 창업 초기부터 소프트뱅크벤처스와 한미사이언스 등 230억원의 투자금을 확보한데 이어 최근에는 시리즈C 투자유치로 총 442억원을 유치하였습니다. 토모큐브는 현미경으로 관찰한 세포 데이터를 학습시켜 AI가 모든 분석과 진단을 스스로 담당하는 알고리즘을 접목하는 것을 목표로 개발에 집중하고 있습니다. 이를 통해 빠른 시간내에 질병을 진단하고 조기치료까지 가능하게 하는 글로벌 체외 진단기업으로 거듭날 토모큐브의 발전을 전 세계가 주목하고 있습니다.

Other Article