개는 사람보다 후각이 1만 배까지 뛰어나 병에 걸린 사람의 독특한 체취(體臭)를 가려낸다고 합니다. 의료탐지견은 이미 암이나 말라리아 환자는 물론. 코로나바이러스 감염자까지 찾아냈습니다. 과학자들이 의료탐지견에 인공지능(AI)을 결합해 암 검사 정확도를 94%까지 높였다고 합니다.
개와 AI가 결합한 이른바 하이브리드(복합형) 진단은 개가 사람 냄새를 맡는 동안 AI가 개의 행동을 분석하는 방식입니다. 개가 AI와 결합하면 사전에 훈련받지 않았던 종류의 암이나 초기 단계의 암 환자까지 찾았습니다. 자연의 지혜와 인간의 지식이 결합해 암 진단과 치료에 새로운 길을 제시한 것입니다.
이스라엘의 바이오 스타트업인 스포잇얼리(SpotitEarly)는 12월 초 바이오-AI 하이브리드 암 검진 방식을 개발해 암 조기 발견에 성공했습니다. AI와 결합한 의료탐지견이 유방암과 폐암, 전립선암, 대장암 환자를 94% 이상 정확도로 가려냈다고 합니다.
스포잇얼리는 이스라엘 의료기관 4곳에서 악성 종양이 의심돼 생체검사를 받은 1386명으로부터 호흡 시료를 수집하였습니다.체취에 영향을 미칠 담배를 피우거나 술을 마신 사람은 제외했고 합니다. 조사 대상자는 60%는 남성이고, 평균 연령은 56세였습니다.
병원에서 생체검사한 결과 1048명(75.6%)은 암이 아닌 음성, 338명(24.4%)은 실제 암인 양성으로 판정되었습니다. 개가 마스크 냄새를 맡고 AI가 도운 결과, 네 가지 암 환자를 가려내는 민감도는 93.9%였으며, 건강한 사람을 구분하는 특이도는 94.3%였습니다. 생체검사 결과와 거의 일치한 것입니다. 특히 초기 단계의 암 환자도 94.8% 가려냈다고 합니다.
의료탐지견들은 6개월 동안 사람 냄새를 맡고 암을 감지하면 앉고, 그러지 않으면 바로 옆 시료로 넘어가도록 훈련받았다. 개는 1초도 안 돼 앉거나 옆으로 이동했다. 문제는 사람이 개들의 신체 언어를 일관되게 읽기가 쉽지 않았다. 제대로 앉았다가 이동했는지, 이동 속도가 느리면 잠시 주저했는지 판단하기 까다로웠다. 바로 AI가 필요한 이유이다.
스포잇얼리 연구진은 개의 신호를 해석하는 AI 모델을 훈련했습니다. 실험 결과 기존 방식대로 개 혼자 검사하면 암 환자를 64.4% 정확도로 찾았지만, AI와 결합하면서 30% 이상 정확도가 향상되었습니다. AI가 단독으로 냄새 시료를 분석하는 것보다 이번 바이오-AI 하이브리드 시스템이 더 나았다는 것입니다.
미국에서 대규모 임상시험을 진행해 2026년에 조기 결과를 보고하는 것을 목표로 하고 있다고 합니다. 이번 실험은 의료탐지에 많이 참여했던 래브라도 리트리버 품종을 훈련했는데, 앞으로는 비글을 준비하고 있다고 합니다. 비글이 더 작고 훈련하기 쉽기 때문입니다.
개가 암 환자를 냄새로 찾는 것은 후각이 사람보다 1000~1만 배 뛰어나기 때문입니다. 개는 후각 수용체 단백질이 3억 개로 사람의 500만~600만 개를 압도한다고 합니다. 수용체 단백질은 미로 형태의 얇은 뼈 표면에 붙어 있는데, 표면적도 개가 150~170㎠로 사람(5~10㎠)보다 훨씬 크다고 합니다. 뇌 크기는 사람의 10분의 1에 불과하지만, 냄새 처리 영역은 3배나 크다고 합니다.
영국의 심리학자인 클레어 게스트(Claire Guest) 박사가 2008년 의료탐지견재단을 설립하였습니다. 그는 래브라도 품종의 반려견인 데이지가 자신의 가슴에 코를 대고 앞발로 두드리는 것을 보고 이상한 낌새를 느껴 병원으로 갔다고 합니다. 게스트 박사는 데이지 덕분에 유방암을 일찍 발견해 목숨을 건질 수가 있었습니다.
2015년 이탈리아 연구진은 독일 셰퍼드 두 마리가 전립선암 환자의 생체 시료를 98% 정확도로 가려냈다고 발표하기도 하였고, 영국 더럼대와 의료 탐지견재단 연구진은 2019년 탐지견이 아프리카 감비아 어린이들이 신은 양말 냄새를 맡고 말라리아 감염자를 70% 정확도로 찾았다고 발표하였습니다.
미국 펜실베이니아대 수의대의 신시아 오토(Cynthia Otto) 교수 연구진은 2021년 4월 플로스 원에 탐지견이 소변과 타액 시료의 냄새를 맡고 코로나 감염자를 96% 정확도로 가려냈다고 밝혔습니다. 매사추세츠주의 브리스톨 카운티 보안관은 미국 경찰 최초로 코로나 탐지견을 도입하기도 하였습니다.
2022년 영국 벨파스트 퀸스대 연구진은 플로스 원에 “개가 스트레스를 받은 사람과 그렇지 않은 사람을 땀과 날숨으로 구분할 수 있다는 사실을 실험으로 확인하였습니다.
개의 탐지능력과 AI가 결합하여 앞으로 의료탐지견의 더 많은 활약할 것으로 기대됩니다.
출처: Copilot,조선일보,SpotitEarly홈페이지