AI 정자 탐지 STAR, 극소량 정자 찾아 실제 출산까지 이어졌다

AI 정자 탐지 기술이 기존 검사로 발견하기 어려웠던 극소량의 정자를 찾아내 남성 난임 치료의 새로운 가능성을 열고 있다. 미국 컬럼비아대학교 난임센터가 개발한 ‘정자 추적 및 회수(Sperm Tracking and Recovery·STAR)’ 시스템은 인공지능과 고속 영상, 미세유체, 로봇 기술을 결합해 정액 속 희귀 정자를 탐지하고 회수한다.

실제 치료와 출산까지 이어진 사례도 나왔다. 컬럼비아대는 19년 동안 임신을 시도했던 한 부부가 STAR를 통해 정자를 회수하고 배아를 만든 뒤 건강한 딸을 출산했다고 밝혔다(ColumbiaDoctors, 2025). 다만 이 한 사례를 STAR의 일반적인 임신·출산 성공률로 해석해서는 안 된다.

STAR는 어떻게 극소량의 정자를 찾아낼까

STAR가 기존 검사와 다른 점은 사람이 현미경으로 정자를 하나씩 찾는 대신 방대한 정액 영상을 AI가 빠르게 분석한다는 것이다.

컬럼비아대에 따르면 정액 샘플은 머리카락 굵기 정도의 미세한 통로가 새겨진 미세유체 칩을 통과한다. 고성능 영상 장비는 1시간 이내에 800만 장이 넘는 이미지를 촬영하고, AI가 이 영상에서 정자로 판단되는 세포를 찾아낸다(ColumbiaDoctors, 2025).

정자가 확인되면 로봇 시스템이 발견 후 수 밀리초 안에 개별 정자를 회수한다. 연구진은 원심분리나 레이저, 염색 등 추가적인 처리 없이 정자를 분리해 세포에 가해지는 부담을 줄이도록 시스템을 설계했다고 설명한다.

찾아낸 정자는 난자에 직접 주입하는 데 사용하거나 향후 치료를 위해 냉동 보관할 수 있다. 컬럼비아대 난임센터는 STAR를 현재 정자 회수·분석 서비스 가운데 하나로 안내하고 있다.

무정자증인데 어떻게 정자를 발견할 수 있을까

무정자증은 일반적인 정액검사에서 정자가 관찰되지 않는 상태를 뜻하지만, 일부 환자에서는 극소량의 정자가 존재해 기존 검사에서 발견되지 않을 수 있다.

컬럼비아대는 일반적인 정액 샘플에서 정자가 보이지 않아 무정자증 진단을 받은 남성 가운데 STAR를 통해 희귀 정자를 찾아낼 수 있는 환자가 있다고 설명한다. STAR가 겨냥하는 것도 바로 이런 ‘찾기 어려운 정자’다.

컬럼비아대 자료에 따르면 남성 난임 환자의 약 10~15%에서 정액 속 정자가 사실상 관찰되지 않는 상태가 확인된다(ColumbiaDoctors, 2025). 그러나 이 비율이 곧 STAR를 사용할 수 있는 환자의 비율을 의미하는 것은 아니다.

STAR는 정자를 새로 생성하는 기술이 아니다. 정액 안에 존재하지만 수가 너무 적어 기존 검사에서 발견하기 어려웠던 정자를 보다 정밀하게 찾아내는 것이 핵심이다.

따라서 정액에 실제로 회수할 수 있는 정자가 존재하지 않는 경우라면 STAR만으로 정자를 확보할 수 없다. 무정자증의 원인과 환자 상태에 따라 필요한 진단과 치료가 달라질 수 있다는 의미다.

19년의 기다림, 정자 회수에서 딸 출산까지

STAR가 주목받은 결정적인 이유는 기술적 가능성을 넘어 실제 난임 치료와 출산으로 이어진 사례가 확인됐기 때문이다.

컬럼비아대는 한 부부가 19년간 임신을 시도해 왔으며, STAR를 이용해 남성의 정액에서 정자를 회수한 뒤 배아를 만들어 건강한 여자아이를 출산했다고 밝혔다(ColumbiaDoctors, 2025).

체외수정 과정에서는 난자를 수정시키는 데 사용할 정자를 확보해야 한다. 정자가 극소량밖에 없는 경우에는 단 몇 개의 정자를 찾아내는 것 자체가 치료 가능성을 결정하는 중요한 단계가 될 수 있다.

컬럼비아대 연구진은 체외수정에서는 배아를 만드는 데 건강한 정자 하나만 있어도 가능성이 생길 수 있다는 점을 STAR 개발의 임상적 의미로 설명한다.

다만 출산 사례가 나왔다는 사실과 기술 전체의 성공률은 구분해야 한다. 현재 공개된 컬럼비아대 자료만으로 환자별 정자 회수율이나 임신율, 출산율을 하나의 표준 수치로 제시하기에는 데이터가 충분하지 않다.

기존 검사와 비교하면 무엇이 다를까

정자가 극도로 적으면 기존 현미경 검사로 찾아내는 작업은 많은 시간과 숙련을 요구한다.

컬럼비아대에 따르면 기존에는 정액을 원심분리한 뒤 훈련된 검사자가 현미경을 통해 샘플을 직접 살펴 희귀 정자를 찾는 방법이 사용될 수 있다. 하지만 작업에 시간이 오래 걸리고 일부 처리 과정이 정자 상태에 영향을 줄 가능성이 있다는 것이 연구진의 설명이다.

STAR는 이 과정에서 정액 전체를 고속으로 영상화하고 AI가 정자 후보를 찾아낸 뒤 로봇 시스템으로 개별 정자를 회수한다.

또 다른 선택지로는 고환 조직에서 직접 정자를 찾는 수술적 정자채취가 있다. 컬럼비아대는 이러한 수술이 일부 환자에게 필요한 방법이지만 성공하지 않을 수 있고, 통증이나 염증, 혈관 문제, 일시적인 테스토스테론 감소 같은 합병증이 발생할 수 있다고 설명한다.

STAR는 이와 달리 정액 속에 남아 있는 희귀 정자를 비수술적으로 탐색하는 기술이다. 다만 모든 환자가 수술 대신 STAR를 선택할 수 있다는 의미는 아니며, 어떤 검사와 치료를 어떤 순서로 시행할지는 무정자증의 원인과 환자의 상태를 평가한 뒤 의료진이 판단해야 한다.

천문학에서 얻은 아이디어, 800만 장 속 정자를 찾다

STAR라는 이름과 기술에는 천문학에서 얻은 아이디어가 녹아 있다.

연구진은 천문학자들이 방대한 우주 영상에서 새로운 은하나 행성을 찾아내는 이미지 분석 방식에서 영감을 얻었다. 수많은 이미지 속에서 아주 작은 특징을 찾아내는 원리를 정액 속 극소수의 정자 탐색에 적용한 것이다.

그 결과 STAR는 1시간 이내 800만 장이 넘는 이미지를 촬영해 AI로 분석하도록 설계됐다(ColumbiaDoctors, 2025). 사람의 눈으로 현미경을 오랫동안 들여다보는 방식에서 AI가 수백만 장의 영상을 고속으로 확인하는 방식으로 정자 탐색 방법을 바꾼 셈이다.

컬럼비아대는 STAR 개발에 머신러닝뿐 아니라 미세가공, 미세유체, 로봇 분야의 연구진이 함께 참여했다고 설명한다. 개발은 단순한 AI 이미지 분류가 아니라 ‘탐지한 정자를 실제 살아 있는 상태로 회수하는 것’까지 연결하는 데 초점이 맞춰졌다.

모든 무정자증 환자가 STAR 대상은 아니다

적용 대상에는 분명한 한계가 있다. STAR가 작동하려면 검사할 정액 속에 회수할 수 있는 정자가 실제로 존재해야 한다.

AI는 사람이 놓칠 정도로 희귀한 정자를 찾아낼 수는 있지만 존재하지 않는 정자를 만들어낼 수 없다.

2026년 컬럼비아대 연구진이 발표한 AI 기반 정자 탐지 기술 리뷰에서도 AI는 무정자증과 극심한 희소정자증처럼 정자를 찾기 어렵고 시간이 많이 소요되는 상황에서 유망한 기술로 평가된다. 그러나 이런 기술의 역할 역시 ‘정자 탐지’에 있다.

따라서 무정자증 진단을 받았다고 해서 곧바로 STAR를 적용할 수 있는 것은 아니다. 환자에게 정자가 생성되고 있는지, 정액 속 희귀 정자 탐색이 의미가 있는지, 수술적 정자채취가 필요한지 등을 생식의학·비뇨의학 의료진이 종합적으로 판단해야 한다.

STAR의 표준 성공률은 추가 데이터가 필요하다

현재 공개된 자료만으로 STAR의 정자 회수율이나 임신·출산 성공률을 모든 환자에게 적용할 수 있는 하나의 수치로 제시하기는 어렵다.

컬럼비아대는 STAR가 2024년 공개된 뒤 난임센터에서 수십 명의 환자를 위해 사용됐다고 밝히고 있다(ColumbiaDoctors, 2025). 실제 정자 회수와 배아 생성, 출산 사례도 확인됐다.

그러나 새로운 난임 기술의 효과를 평가하려면 정자를 발견한 비율만으로는 충분하지 않다. 환자 특성에 따른 정자 회수율과 수정률, 배아 형성률, 임신율, 출산율 등을 각각 살펴야 한다.

AI를 이용한 정자 분석 기술 전반에서도 비슷한 과제가 남아 있다. 생식보조술에 AI를 활용하는 연구는 정자 평가와 선택 효율을 높일 가능성을 보여주지만, 실제 임신율을 얼마나 개선하는지에 대한 임상적 효과는 추가 검증이 필요하다는 평가가 나온다.

따라서 STAR는 실제 출산이라는 의미 있는 사례를 만든 기술이지만, 대규모 임상 데이터를 통해 어떤 환자군에서 얼마나 효과적인지 확인하는 과정이 앞으로 중요하다.

연구실을 넘어 실제 난임센터에서 사용 중

STAR는 실험실의 시제품에만 머물러 있는 기술은 아니다.

컬럼비아대학교 난임센터는 현재 공식 정자 회수·분석 서비스에서 STAR를 AI·고속영상·로봇 기술을 이용해 무정자증 환자의 극소량 정자를 탐지하고 회수하는 시스템으로 소개하고 있다.

2026년 5월 컬럼비아대 의료원도 뉴저지 난임센터 개소를 알리면서 STAR를 무정자증 남성에게서 정자를 찾아 회수하는 AI 보조 기술로 다시 소개했다(CUIMC, 2026).

현재 STAR가 보여주는 가장 현실적인 의미는 ‘AI가 난임을 치료한다’는 데 있지 않다.

기존 검사에서는 찾지 못했을 수 있는 극소량의 정자를 AI와 정밀 영상 기술로 찾아내 일부 남성에게 자신의 정자를 이용한 난임 치료 가능성을 다시 확인할 기회를 제공한다는 데 의미가 있다.

앞으로 관건은 이러한 정자 회수 결과가 다양한 환자와 의료기관에서도 재현되는지, 그리고 실제 수정·임신·출산 결과에서 어느 정도의 이점을 제공하는지가 될 것으로 보인다.