DNA 헬스케어 4.0

DNA 헬스케어 4.0

김희태, 허성민 지음

모아북스 / 2022년 7월 / 258쪽 / 17,000원





인공 지능 시대의 의료 경쟁력



국내ㆍ외 디지털 의료의 현주소

우리나라 보건 의료 체계의 경쟁력: 코로나가 빠르게 퍼지면서 우리나라 보건 의료 체계의 경쟁력은 세계적으로 주목받았다. 우리나라 보건 의료 체계의 가장 뚜렷한 장점은 탁월한 의료 접근성인데, 높은 의료 수준과 전문의 비율, 인구당 병상 수(인구 1천 명당 12.4병상), 낮은 자기 부담 비율의 사회 의무 보험 제도 등은 뛰어난 의료의 접근성을 이루는 요소다.

그런 데 반해 공공병원의 병상 수를 보면 우리나라는 인구 1천 명당 1.2개로, OECD 평균 2.8개의 절반에도 못 미친다. 그런가 하면 우리나라의 의료 인력은 OECD 국가 중 낮은 편에 속하며, 실제 임상 진료 의사 수는 턱없이 부족하다. 의사 비율은 인구 1,000명당 2.7명으로 OECD 국가 평균 3.4명에 훨씬 못 미친다. 다만, 전체 의사 중 전문의 비율은 매우 높은 편이다. 의료진의 수는 부족하지만, 질은 뛰어나다는 얘기다.

그럼 보건 의료 서비스 분야는 어떨까? 유럽 국가 중 의료 선진국들은 공공 통합 모델을 취해 전적으로 공공 의료 기관에서 보건 의료 서비스를 제공한다. 반면 우리나라는 주로 민간 의료 기관에서 보건 의료 서비스를 제공하고 있다. 아무튼 특이하게도 우리나라는 공공 의료 기관과 민간 의료 기관이 동시에 서비스를 제공하면서도 진료 절차가 복잡하지 않아 뛰어난 의료 접근성을 실현하고 있다.

코로나 이후 의료 환경의 변화

과감한 규제 혁신이 필요한 이유: 코로나 이후 우리나라를 비롯해 세계 각국에서 헬스케어 4.0에 관한 관심이 날로 뜨거워지고 있는데, 무엇보다 개개인의 진료 데이터와 유전자 정보를 첨단 의료 기기와 연동하여 상시적인 원격 진료의 최적화 모델을 찾아가는 노력을 지속함으로써 헬스케어 4.0 시대에 한 걸음씩 다가서고 있다. 정부도 의료 서비스의 국제 경쟁력 강화와 의료 복지 확대를 위해 의료 규제 혁신에 적극적으로 나서기 시작했다.

가령, 2002년까지만 해도 의무 기록을 전자 문서로 보관하는 것은 불법이었다. 모든 기록은 종이 문서로 보관하고 전자 기록은 폐기해야 했다. 이후 전자 문서 보관이 일반화됐지만, 그러한 디지털 데이터조차 2017년까지는 의료 기관에서만 보관할 수 있었다. 그러다가 2017년에 클라우드 촉진법이 개정됨으로써 전자 의료 기록을 의료 기관 외부에서도 보관할 수 있는 법적 근거가 마련되었다. 마침내 의료 정보를 빅 데이터로써 다각적으로 교류하고 다양하게 활용할 수 있는 환경이 조성된 것이다. 다시 말해 헬스케어 4.0 시대로 가는 길이 열린 것이다.

의료 혁명을 이루기 위해서는 이런 것 말고도 의료 규제를 좀 더 과감하게 혁신할 필요가 있다. 가령, 미국은 환자가 부르면 의사가 집으로 찾아가서 진료 서비스를 제공한다. 또 의약 배달, 비대면 진료 등 다양한 사업 영역이 있다. 물론 무분별한 ‘의료 영리화’는 경계해야 할 필요가 있고, 의료는 사회 복지 성격이 강해서 시장의 자율에만 맡길 수 없다. 그렇다고 필요한 규제 혁신을 하지 못하면 오히려 의료 복지가 뒤떨어지고 국제 경쟁력을 떨어뜨리는 의료 실패에 직면하기 쉽다. 의료의 공공성과 시장성 사이의 균형을 취하면서, 의료 시장화(영리화) 부문에서 일어나는 수익 일부를 환수하여 공공성을 강화하는 방안도 고려할 수 있다.

헬스케어 4.0 메가트렌드: 미래의 의료가 ICT와 융합하여 개별 맞춤 예측 진료의 방향으로 발전하리라 전망하지만, 이것만으론 설명이 부족하다. 이와 관련하여 세계적인 IT 컨설팅 기업이 헬스케어 4.0 시대를 수놓을 메가트렌드 7가지를 다음과 같이 제시했는데, 이 7가지 메가트렌드로 볼 때 헬스케어 4.0은 머잖아 넥스트 노멀(Next Normal)이 될 것이다. ① 진단ㆍ치료 효율성 향상을 위한 의료 AI - AI가 의료 환경에도 적용되고 있는데, AI 시스템을 통해 생성된 영상 검사 결과를 전문의에게 제공하더라도 최종 진단 권한은 여전히 전문의에게 있다. ② 클라우드 환경에서 신속한 치료 여부 결정 - 클라우드 컴퓨팅 및 스토리지를 통해 더 효과적이고 더 빠른 헬스케어 의사 결정이 가능하다.

③ 상호 운용성의 혁신 - 급격한 변화를 보이는 영역 중 하나는 상호 운용성, 즉 소프트웨어 시스템 간의 데이터 교환이다. ④ 원격 의료의 보편화 - 5G 무선 기술의 글로벌 출시와 환자들의 요구로 인해 2020년에는 원격 의료가 널리 확대됨으로써 효율적인 비용으로 의료 서비스에 접근할 수 있게 되었다. ⑤ 빅 데이터를 사용한 질병 예측 - 개인 정보 보호 문제가 여전히 큰 논쟁거리가 되고 있지만, 환자들은 예측 진료를 위해 개인 건강 정보를 사용하는 것에 대해 긍정적으로 생각하는 추세다.

⑥ 의료 공급망의 확보 - 의료 공급망은 약물이나 치료 기기를 제시간에 전달하고 환자의 빠른 회복을 도울 뿐 아니라, 부족한 병상 수를 파악하여 이를 실시간으로 지원하는 최적화된 공급망도 중요해졌다. ⑦ 쏟아지는 환자 중심 건강 정보 - 의료 전문가의 조언을 맹신하던 시대는 지났다. 오늘날의 환자는 건강 정보에 매우 밝을 뿐 아니라 클릭 한 번으로 많은 정보를 얻을 수 있다.

의료 환경의 변화 시계

의료 환경은 지금도 이미 눈부시게 발전했지만, 그 변화의 시계는 앞으로 점점 더 빨라질 것으로 보인다. 세계적인 경제지 포브스가 2023년을 ‘디지털 헬스’의 해가 될 것이라고 발표한 이후 헬스케어 4.0 시대를 열기 위한 글로벌 기업들의 발걸음이 빨라지고 있다. 의료 기기 분야에서 세계 최대의 기업으로 꼽히는 GE는 스타트업 헬스라는 조직과 손잡고 소비자 건강 관련 제품들에 대한 3년간의 엑셀러레이터 프로그램을 시작하면서, 본격적인 스타트업 양성에 들어갔다.

애플은 영국 NHS, 케임브리지 대학 병원, 메이요 클리닉, 스탠퍼드 대학 병원, UCLA 메디컬센터 및 세계 최대의 EHR 업체 에픽 등과 손잡고 본격적인 의료 서비스와 애플에서 자체 개발한 헬스 키트의 연계 작업에 들어갔다. 또 구글은 구글핏이라는 운동 관련 기술을 내놓고 디지털 헬스 시장 진입을 타진하고 있으며, 동시에 노화 관련 건강 문제를 해결하기 위한 중장기 연구를 위해 칼리코를 설립했다.

미래의 의학과 의료 서비스 관련 전망에서 또 하나 빼놓을 수 없는 것은 유전자 검사를 기반으로 하는 개별 맞춤 의료의 실현이다. 참고로 개별 맞춤 의료가 실현되려면 DNA 해독 비용이 급격하게 떨어지고, DNA 정보가 실제로 치료에 영향을 줄 수 있을 정도로 가치가 있어야 하며, 이런 정보를 이용한 적절한 치료법이나 약제를 제약 회사에서 만들어 내야 하는데, 지금까지의 의료 환경의 변화 시계만 놓고 봐도 개별 맞춤 의료 시대는 그리 먼 미래의 일이 아니다.



헬스케어와 개별 맞춤 의료 시대



헬스케어 4.0시대

건강 저널리스트들이 쓴 『니콜라스 볼커 이야기』에는 어릴 때부터 ‘장내 염증’ 진단으로 100건 이상의 수술을 받은 아이가 유전체 검사로 진짜 원인을 알아 낸 사례가 나오는데, 원인을 알 수 없는 불치병을 유전체 의학으로 해결한 첫 번째 사례로 기록되었다. 아무튼 현대 의학의 트렌드는 예방, 맞춤형, 참여, 3가지 키워드로 정리되는데, 이 3가지 키워드는 모두 의학이 데이터 과학이라는 점과 연관된다. 첨단 의학으로서 유전체 정보를 활용하는 국내 벤처 기업 사례는 이런 현상을 잘 보여 준다.

헬스케어의 발전 단계별 특징: 헬스케어 1.0 시대는 18세기부터 20세기 초반으로, 주로 전염병 예방을 목적으로 삼은 것이 특징이다. 전염병의 발생 원인을 밝히고, 전염병 예방을 위한 백신 개발 및 치료법 개발에 집중한 것이다. 그러다가 20세기에 들어서면서 헬스케어 2.0 시대가 시작되었다. 과학 기술이 비약적으로 발전하고 경제적으로 풍요해짐에 따라 의료 산업도 발전하면서 각국은 첨단 의료 서비스 체계를 갖추기 시작했으며, 질병 치료를 주된 목적으로 삼게 되었다.

그리고 21세기 이후 시작된 헬스케어 3.0 시대에는 기존 헬스케어 2.0 시대의 ‘질병 치료’ 중심에서 ‘질병 예방’과 ‘건강 관리’에 중점을 두기 시작했다. 이는 대응적ㆍ사후적 헬스케어에서 예측, 예방의 헬스케어로의 변화를 의미하며, 개개인의 특성에 따른 맞춤 의료 및 참여 의료의 성격이 두드러진다.

질병 예방과 건강 증진을 목적으로 하는 헬스케어 패러다임의 변화에서는 데이터가 중요한 요소로 작용한다. 그런데 데이터의 수집과 저장, 분석을 위해서는 의료 서비스와 디지털 기술의 접목이 필수적이다. 참고로 의료 서비스와 ICT가 융합된 신산업을 디지털 헬스, 디지털 헬스케어라고 하며, 이는 병원 공간에서 이루어지던 전통적 치료를 시공간을 초월하여 누릴 수 있는 지능형 의료 솔루션으로 발전시킨 것이다.

디지털 헬스의 세계 시장 규모는 2018년 1,700억 달러에서 연평균 15퍼센트 이상씩 성장하여 2027년에는 5,000억 달러에 이를 전망이다. 국내 시장 규모는 2017년 20억 달러에서 2027년 100억 달러로 연평균 96퍼센트 성장할 것으로 전망되지만, 세계 시장 규모에서 차지하는 비중은 2퍼센트에도 미치지 못한다. 그러므로 디지털 헬스 산업이 발전하려면 해외 시장 진출이 필요하다.

성큼 다가온 바이오 융복합의 미래 의료

지금까지의 의료는 표준화되고 평균화된 치료 지침에 환자를 끼워 맞추는 방향으로 펼쳐진 바람에 개개인의 특성은 무시된 채 같은 병증에는 일률적으로 같은 약물이 같은 방식으로 처방되었다. 그리하여 그 약물이 어떤 환자에게는 효과를 보였지만, 다른 환자에게는 전혀 효과를 보이지 못하거나 오히려 독이 되기도 했다. 기존 의료 방식의 이런 허점을 타개하고자 나온 것이 헬스케어 4.0으로, 개별 맞춤 의료다. 이는 환자 개개인의 특성과 체질에 따라 진단하고 치료함으로써 진단의 정확도를 높이고 치료 효과를 극대화하는 목적이 있다. 이러한 의료 혁신은 의료 서비스 만족도를 증대시킬 뿐 아니라, 궁극적으로 의료의 사회적 비용을 효율적으로 운용할 수 있게 한다.

미래 의학에서는 의료의 주요 대상은 이미 질병에 걸린 환자보다는 질병을 예방하고 싶은 건강한 사람이다. 따라서 의료 행위의 주도권은 공급자인 의사가 아니라 소비자에게 있으며, 더욱 건강하고 아름답게 살아가는 데 도움이 되는 조치가 의료의 주된 내용을 이룬다. 이처럼 의료가 질병 치료 중심에서 헬스케어 중심으로 변화하는 것은 패러다임의 일대 전환으로, 그 공급자는 의사 외에도 영양사, 헬스 트레이너까지 다양해지고 서비스 장소도 병원 밖으로 확대된다.

나아가 미래 의료는 ‘예측 의료’ 시대가 될 것이다. 개개인이 어떤 질병에 언제쯤 어떤 정도로 걸릴 지를 예측하여 알려 줌으로써 개인마다 최적화된 예방법으로 대처할 수 있도록 하는 것이다. 그리고 미래 의료의 또 다른 형태에는 ‘참여 의료’가 있다. 지금까지 의사와 환자의 관계는 순전히 공급자와 수혜자의 관계가 당연한 것으로 여겨져 왔다. 하지만 앞으로는 환자가 일방적인 수혜자로만 머물지 않고 공급자인 의사와 대등한 위치에서 자신의 의료 정보를 공유하고 능동적으로 건강을 챙기게 될 것이다. 이것이 바로 참여 의료 개념이다.

하나 더 덧붙이자면, 맞춤 의료에서 한 단계 더 진보한 정밀 의료가 미래 의료의 중요 사업 모델이 될 것인데, 기존의 임상 병리학에 분자 의료 기술을 도입함으로써 진단부터 치료에 이르기까지 모든 단계를 유전, 환경, 생물학적 특성 등 환자 개인의 조건에 맞게 실시하는 포괄적 개념이 정밀 의료다. 이는 이미 일부 의료 영역에서 채택하고 있고, 특히 암 치료 분야에서 비약적인 발전을 이루고 있다. 1세대 항암 치료 방식에 비견되는 2세대 유전체 기반의 표적 치료는 이미 많은 암 치료에서 상용화되고 있는데, NGS의 눈부신 발전에 따른 것이다.

2006년에 NGS(차세대 염기 서열 분석)를 처음 선보였을 때만 해도 한 사람의 게놈을 분석하는 데만 천문학적인 비용과 수개월의 시간이 걸렸다. 그러나 이제는 일반의 상용화에 필요한 비용의 경제성과 시간의 신속성이 실현됨으로써 정밀 의료의 핵심 수단이 되었다. NGS는 항암제 선택뿐 아니라 선천성 혹은 후천적 질병의 진단, 제2의 게놈으로 불리는 마이크로바이옴의 분석, 산모 혈액을 통한 태아의 질환의 예측 등 광범위한 의료 분야에서 활용되고 있다.

한편 현대 의학을 넘어 다가올 미래 의료, 즉 헬스케어 4.0 시대는 ‘5P 의료’ 시대라고도 한다. 개별 맞춤(Personalized) 의료, 예방(Preventive) 의료, 예측(Prediction) 의료, 참여(Participatory) 의료, 정밀(Precision) 의료가 5P 의료다. 5P 의료를 통해 환자의 진단과 치료에서 획기적인 혁신을 이루고 나아가 질병을 극복함과 동시에 건강을 최적화하는 시대가 우리 눈앞에 온 것이다.



생명 공학의 발달과 DNA 헬스케어



DNA로 여는 의료 혁신의 미래

생명 공학, 어떻게 의료에 접목되었을까: 어떤 약을 써도 나을 수 없는 병을 유전자로 치료하고 예방한다고 하면, 예전에는 ‘설마 그런 일이 있겠느냐’며 고개를 저었지만, 이제는 당연한 일로 받아들이게 되었다. 이제 인류는 미세한 DNA를 자르고 이어 붙여 원하는 특성을 창조할 수 있는 기술을 갖추게 된 것인데, 이 기술은 농업에서 시작되었지만 이제 전 분야로 확장되어 사용할 수 있게 되었고, 특히 의료 분야에서는 괄목할 성장과 비즈니스 기반을 이루었다.

인간은 저마다 고유의 DNA를 가지고 있고, 이 DNA를 적절히 재배열하면 질병을 예방하거나 치료할 수 있다. 이것이 바로 유전자 치료다. 그러니까 DNA를 재조합하는 방법을 통해 새로운 유전자를 환자의 세포 안에 주입하여 유전자의 결함을 교정한다. 또 세포에 새로운 기능을 추가하여 인체 세포의 유전적 변형을 통해 암, 감염성 질병, 자가 면역 질환 등을 예방하거나 치료한다. 지난 20여 년간 눈부시게 발전한 세포 생물학과 분자 생물학 덕분에 이런 유전자 치료가 가능하게 되었다.

대표적인 사례는 유전자 재조합을 통해 의약품으로 생산해 낸 인슐린이다. 인슐린은 우리 몸 췌장에서 분비되는 혈당 조절 호르몬을 뜻한다. 만일 이 인슐린 분비에 문제가 생기면 당뇨에 걸릴 확률이 높아진다. 이 당뇨 치료에 가장 일반적으로 쓰이는 방법은 직접 부족분의 인슐린을 주입하는 것이다. 그러나 이전만 해도 이 인슐린 합성이 쉽지 않아서 돼지나 소의 인슐린을 추출하여 사람에게 주입하는 방법을 사용했는데, 생산량이 적을 뿐만 아니라 면역계에서도 거부 반응을 일으키는 경우가 많았다.

그러던 중에 제약 회사 제넨텍이 개발한 유전자 재조합 인슐린으로 인해 많은 당뇨 환자들이 안정적으로 인슐린을 투여할 수 있게 되었다. 이 유전자 재조합 인슐린은 대장균을 통해 만들어지는데, 대장균과 고리 모양 DNA를 추출한 뒤 유전자 가위로 일부를 잘라 낸 다음 거기에 인간의 인슐린 유전자를 접착한 뒤 이것을 대장균 군집에 투여하면 스스로 증식하며 대량의 인슐린을 생산해 낸다.

DNA 분석을 통한 질병의 예측과 예방

DNA와 질병의 관계성: DNA 연구가 활발해지면서 다양한 선천성 질병들에 대한 임상 시험은 물론 개별의 DNA 취약 부분을 분석하여 적절한 예방 조치를 하는 새로운 형태의 DNA 치료법이 확대되고 있다. 가령, 옛날에는 난치병에 걸리면 그 원인을 제대로 알지 못해 기적을 바라거나 ‘천벌을 받았다’며 체념하는 것이 전부였다. 하지만 그런 희귀 질병이 DNA의 결함에서 비롯되었다는 새로운 실험 결과들이 제시되면서 우리 질병의 역사도 유전자를 통해 질병을 치료하는 새로운 전환기를 맞게 된 것이다.