바이오스펙테이터

바이오스펙테이터 조정민 기자

토모큐브, 3D 홀로그래픽 현미경과 AI 결합해 배양·시료 필요없이 실시간으로 19종 박테리아 종 분류 분석..."정확도 95%"

토모큐브가 자체 개발한 3차원 홀로그래픽 현미경과 인공지능(AI)을 결합해 혈액 배양이나 기존 시약을 이용한 검출시험 없이 실시간으로 박테리아를 분석, 수 초내로 종을 파악한 연구 결과를 발표했다. 해당 연구는 삼성서울병원, 카이스트와 공동으로 진행했으며 현재 온라인 아카이브 ‘BioRxiv’에 게재됐다.

▲3차원 HT 이미지와 CNN 기반 박테리아 종 분석 모식도 (출처: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/596486v1.full)

현재 미생물 감염 환자의 박테리아 종을 분석하기 위해서는 ‘말디토프 질량분석(MALDI-TOF MS)’이 주로 사용된다. 말디토프 질량분석 기술은 세균의 단백질 분자 질량을 측정, 그 패턴을 분석함으로써 세균의 종을 확인할 수 있는 방법으로 전통적인 방식의 세균동정법과 비교해 빠른 시간안에 종 분류가 가능해 혁신적이라는 평가를 받았다.

하지만 말디토프 질량분석을 수행하기 위해서는 최소한 10만개 이상의 미생물이 존재해야 하기 때문에 환자에게서 채취한 혈액을 배양하는 과정이 필수적으로 필요하다. 또한 분석을 위해 특정시약을 적용하는데 이는 비용적 소요 뿐 아니라 샘플의 손상 위험성 등이 존재한다. 또한 말디토프 분석은 혼합감염이 발생한 경우 분별오류가 발생할 확률이 높다.

이러한 기존의 미생물 검출 실험 방법을 개선하기 위해 토모큐브는 자체 개발한 홀로토모그래피(Holotomography; HT) 기술을 이용, 3차원 정량적 영상 이미지와 딥러닝 학습을 접목시킨 연구를 진행하고 그 결과를 발표했다.... <계속>