테라노스와 23앤미는 아주 많은 약속을 했다. 테라노스는 동네 약국에서 피 한 방울로 많은 질환을 검사하는 서비스, 23앤미는 타액 검사로 취약한 병을 알려 주는 유전자 분석 서비스다. 이들 두 신생벤처는 많은 투자자본을 끌어모으며 개인 맞춤형 즉석 헬스케어 시대를 여는 듯했다. 그러나 테라노스는 독점기술의 타당성에 의혹이 제기됐고, 23앤미는 고객에게 건강 리스크 정보를 제공하는 문제를 두고 미국 식품의약국(FDA)과 싸움을 벌인다. 따라서 그들이 예고했던 밝은 미래에 제동이 걸린 듯하다.

그런데 요즘 무명 기업들이 헬스케어 시스템에 혁신적인 변화를 일으킨다는 뉴스가 속속 전해진다. 이들은 3D 바이오 프린팅, 인공지능(AI), 스마트 약품 같은 기법을 이용해 발병을 예측하고, 개인 맞춤 치료를 하고, 적어도 이론상 인간이 장생불사할 수 있는 수단을 제공한다.

“마이크로소프트는 세상의 모든 가정에 퍼스널 컴퓨팅 기술을 보급했다. 애플은 세상이 전혀 다르고 역동적인 방식으로 소통할 수 있게 했다. 내 희망은 모두가 건강 관리에 적극적으로 나서는 것이다.” 미국 보스턴에 있는 버그(Berg)의 공동창업자이자 최고기술책임자 겸 사장인 니번 나레인의 말이다. 버그는 AI를 이용해 기존에 소요되던 시간의 절반, 그리고 몇 배 낮은 가격으로 특정 환자에게 주효한 스마트 맞춤 치료법을 개발하는 업체다.

나레인 사장이 말하는 이른바 “완전히 붕괴된” 의료 시스템의 복구에 나선 기업은 버그뿐이 아니다. 그는 “그와같은 전환이 도래하기 직전이거나, 패러다임이 바뀌려는 참이 아니라 이미 바뀌었다”며 “우리는 그 한복판에 있다”고 영국 런던에서 열린 IT 컨퍼런스 와이어드 2015 강연 후 IB타임스에 말했다.

‘돌파구를 여는 혁명적인 신약’이나 ‘생명을 살리는 신약실험의 긍정적인 결과’를 알리는 대형 뉴스 헤드라인이 그동안 세간의 이목을 집중시켰다. 하지만 그런 약속은 공수표이거나 약이 출시되기까지 오랜 기간이 걸렸다. 실제로 헬스케어 신생 벤처업계의 역사에는 대형 베팅과 그만큼의 실패 사례가 널려 있다.헬스케어 산업에서 가장 핵심적인 문제는 약품 개발 방식이다. 개발된 신약이 소비자에게 도달하기까지 최대 15년이 걸린다. 그 과정에서 최대 25억 달러의 연구개발비가 든다. 현재의 획일적인 신약개발 방식에선 1단계 임상실험에 도달하는 신약 후보 100종 당 환자의 손에 건네지는 비율은 하나 꼴에 불과하다. 지난해 제약업체들이 지출한 연구개발비는 500억 달러에 달했지만 FDA의 승인을 받은 신약은 40종에 지나지 않았다.

대형 제약업체들에 특허 절벽이 다가오고 있다. 가장 큰 수입을 안겨주는 약품 특허가 줄줄이 만료되면서 내년까지 소득의 60%가 날아간다고 나레인 사장은 말한다. 근래 들어 바이오테크 업종 주가가 급락하면서 아스트라제네카·화이자·로셰·노바티스 등 대형 제약업체들은 AI 같은 신기술을 이용해 신약개발 기간을 단축하는 신생벤처들에 추월당할까 노심초사한다.

버그는 AI·빅데이터·정밀의학을 결합해 특정 환자와 관련된 방대한 정보를 샅샅이 캐낸다. 가장 효과적인 치료법을 알아내려는 목적이다. 이 방법으로 췌장암 치료제를 개발하기도 했다(현재 실험 단계). 죽어가는 세포에서 미토콘드리아를 찾아내고 재활성해 암세포로의 변환을 막는다. 환자의 조직에서 데이터를 수집한 뒤 특허 알고리즘을 이용, 질병 유발요인 지도를 작성해 치료법을 과학자들에게 제시하는 방식이다.

전이성 췌장암 진단을 받은 사람은 평균 기대수명이 6개월에 불과하다. 암 중에서도 치료가 가장 힘든 불치병에 속한다. 나레인 사장에 따르면 환자 중 90%가 1차 치료에서 실패한다. 버그의 방식은 AI 기술을 적용해야만 가능해진다. 그리고 나레인 사장은 머지않아 모든 신약이 이런 방식으로 개발될 것이라고 본다.

나레인 사장은 “생물학 기반 약품을 개발하고, 환자와 약품을 연결 짓는 인공 플랫폼이 있다면 그것이 미래”라고 말한다. 상업성 있는 신약을 개발하려면 보통 3~5년이 걸리고 1억5000만 달러의 비용이 든다. 버그는 그 기간을 12개월 이하로 단축했다. 나레인 사장은 정확한 비용은 밝히지 않았지만 통상적인 지출액의 절반 이하로 줄였다고 말했다. 신약실험의 후보를 탐색하는 데 드는 시간의 단축은 업계가 뛰어넘어야 할 일차 장벽일 뿐이다.신약이 FDA 승인을 받으려면 일련의 임상실험을 거쳐야 한다. 가장 큰 난관 중 하나는 동물 실험에서 인체 실험으로의 전환이다. 신약 중 최대 50%가 이 관문을 통과하지 못한다. 3D 바이오 프린팅 업체 오가노보는 이 문제에서 큰 변화를 가져올 수 있다고 말한다. 동물실험과 인체실험 사이에 프린트한 인체 조직을 추가 점검절차로 활용하는 방식이다.

오가노보 창업자이자 최고 연구책임자(CSO)인 가보 포각스는 “인체 실험 전에 프린트한 인공 조직 수준에서 실험한다면 동물실험 과정을 생략할 수 있다”고 설명했다. 오가노보는 큰 화제를 불러모으며 지난해 9월엔 주가가 55% 이상 상승하기도 했다. 주가가 널뛰기하는 이유는 오가노보 기술의 잠재적인 가치는 엄청나지만 아직 불확실한 부분이 많다는 사실에 있다.

그 기술이 신체 장기의 3D 프린팅으로 이어질 것이라고 예측하면서 몇 년을 앞서가는 사람도 있다. 하지만 포각스 CSO는 기대가 크면 실망도 크다고 경고한다. “그것이 가능하다고 해도 시간이 오래 걸릴 것이다. 김칫국부터 마시지 않는 게 좋다.”

이 같은 첨단기술에는 실패가 항상 따른다. 포각스 CSO는 가능한 기술에 초점을 맞추려 애쓴다. 구조·기능적으로 정확히 일치하는 작은 간을 프린트하는 능력이다. 제약회사들은 이미 독성 테스트에 그런 조직을 이용한다. 환자의 세포를 이용해 환자 맞춤 테스트를 할 수 있다. 이것이 궁극적으론 환자 맞춤 약품의 개발에 도움이 될 것이다.

포각스 CSO에 따르면 가까운 장래에 인공 조직(간·신장 등)을 조합해 생체 모형이 개발될 전망이다. 그렇게 되면 버그 같은 제약회사가 이 인공 시스템을 대상으로 신약을 테스트하고 개발할 수 있게 된다. 잠재적으로 이 기술의 더 중요한 용도는 장기기증 과정에서 임시방편 역할이다. 작은 3D 프린트 장기를 이용해 기증자가 나타날 때까지 말기환자의 생명을 연장시킬 수 있다. 2014년 미국에선 장기 기증 대기자 리스트에 오른 사람이 12만 명을 웃돌았다. 생명연장에 필요한 장기를 기증받는 사람은 2만5000명에 못 미쳤다. 이는 오가노보의 기술이 얼마나 중요한 역할을 할 수 있는지를 말해준다.

질병의 피해를 줄이는 데 오가노보의 기술을 이용할 수 있지만 또 다른 IT 업체는 이미 첨단기술을 이용해 질병의 진행을 막고 있다. 세계 최대 규모의 펀딩을 받은 AI 업체 센티언트 테크놀로지(이하 센티언트)는 세계 최고 성능의 AI 네트워크를 이용해 새로운 유형의 간호사를 개발한다. 발병률을 정확하게 예측하는 시스템이다. 센티언트의 창업자 앙트완 블롱도의 표현을 빌리자면 “항상 정확하게 시간을 맞추고, 항상 환자를 지켜보고, 언제든 환자의 활력징후를 모니터하면서 문제를 사전에 예방하는” 간호사를 개발 중이다.센티언트는 매사추세츠공대(MIT)와 손잡고 패혈증에 대처하는 시스템을 개발한다. 이 기술의 잠재력을 입증하는 연구 사례다. 패혈증은 집중치료실(ICU)에서 해결해야 하는 가장 큰 문제다. 미국에서만 매년 100만 명의 환자가 발생하며 사망률은 28~50%에 달한다. 전립선암·유방암·에이즈를 모두 합친 수보다 많다. ICU에서 패혈증 발생으로 인한 비용이 매년 200억 달러에 달한다는 사실과 함께 이는 분명 해결해야 할 심각한 문제다.

센티언트는 캐나다 토론토의 세인트 마이클스 병원과 공동연구를 통해 패혈증이 발생하기 30분 전에 경고신호를 받는다면 의사가 치료할 수 있다는 사실을 알아냈다. 그들은 환자 6000명의 동맥 혈압 데이터를 ‘맥박 단위로 1년간 수집한 뒤 AI 간호사를 병실에 투입했다. 패혈증 발생을 91% 이상의 정확도로 예측할 수 있었다.

“인공 진화를 이용해 인간의 생물학적 진화로 야기되는 문제를 해결한다”고 블롱도 창업자는 말했다. “인공 진화의 좋은 점은 문제 해결에 수십억 년이 걸리지 않는다는 사실이다. 며칠, 몇 주, 몇 달 만에 해결할 수 있다.”

지난해 10월 말 23앤미는 FDA로부터 미국에서 건강 데이터를 다시 고객에게 제공해도 좋다는 허가를 받았다. 창업자 앤 보비시치는 FDA의 결정 전 IB타임스와 인터뷰에서 우리가 순진해서 서비스 정지 처분을 받았다고 밝혔다. “우리 능력에 한계가 있었지만 규제 분야에 경험 많은 팀이 없었다. 하지만 지금은 아주 숙달된 팀이 갖춰졌고 우리가 몰랐던 것들을 이제 알게 됐다.”

이용자 입장에서 23앤미의 가장 큰 매력은 특정 질병이 발생할 잠재적인 위험뿐 아니라 유전 정보를 알아내는 능력이다. 23앤미가 수집하는 데이터가 그들의 최대 자산이다. 보비시치 창업자에 따르면 23앤미는 세계 최대 유전정보 데이터베이스를 보유한다. 최근 100만 명을 돌파한 이용자의 80% 이상이 데이터를 신약개발에 이용하는 데 동의한다.

23앤미는 연구를 직접 실시하기도 하지만 화이자와 제네테크 같은 회사들로부터 데이터 이용료를 받아 수익을 창출한다. 이것이 제약업계의 새로운 현실이다. 대기업들이 신약개발의 ‘붕괴된’ 시스템 문제에 대처해야 한다는 사실을 깨닫고, 버그 같은 회사들이 어떻게 대처하는지 예의 주시하기 시작했다.

나레인 사장은 로셰·노바티스·아스트라제네카 같은 회사들이 AI 사업에 수학자 같은 비전통적인 분야의 인력을 고용한다고 말한다. 현재 다양한 산업 분야에서 AI가 화제로 떠오르는 상황에서 기업들에 가장 큰 문제는 필요한 인재를 채용하는 일이다. 그에 따르면 “모두 학업을 마치기 2~3년 전에 채용된다.” 앞으로 5~7년 동안은 AI 분야의 고용시장이 안정될 가능성은 희박하다는 의미다.

헬스케어는 상당히 감정적인 주제이며 사람들이 민감하게 반응하는 분야다. 얼마 전 테라노스·23앤미와 관련된 부정적인 보도는 첨단기술을 의학에 접목하려는 사람들의 의지에 찬물을 끼얹을 수 있다. 그러나 나레인 사장은 버그·센티언트·오가노보 같은 회사들이 추진하는 일은 완전히 다르다고 본다.

“그들의 비즈니스 모델은 샘플을 이용해 검사를 하기 때문에 별개다. 따라서 사생활과 예측의 문제가 발생한다. 우리의 사업 모델은 병을 알려주고, 그 병을 가진 사람들이 어떻게 반응할지를 예상하는 것이다.”

나레인 사장에 따르면 규제당국도 최근 입장을 바꿔 ‘분자 적응성 실험’을 요구한다. 새로운 신약 개발 방식의 발전을 가로막는 장애물이 사라진다는 의미다. 거기에 지난해 1월 버락 오바마 미국 대통령이 발표한 정밀의학 유전학 계획에 대한 미국 정부의 2억1500만 달러 투입 공약, 그리고 23앤미도 참여하는 영국 ‘게노믹 잉글랜드’라는 비슷한 프로젝트까지 더하면 정부 당국도 바이오 의료혁명을 절실히 원하는 듯이 보인다.그렇다면 이 기술이 어디까지 발전할 수 있을까? 오가노보가 개발한 3D 바이오 프린팅 기술의 잠재력을 과대 포장할 마음이 없다면서도 청춘의 샘을 발견하는 미래 비전을 기꺼이 펼쳐 보여준다.

포각스 CSO는 “해괴하게 들릴지 모르지만 이론상 수명에는 한계가 없다”고 말했다. “우리는 영원히 살 수 있다. 그러지 못하는 이유는 우리 몸이 자동차와 같이 부품으로 이뤄지기 때문이다. 그런 부품이 수명을 다하면 결국 우리 몸은 사라진다. 하지만 실제로 우리의 신체 장기를 바이오 프린트된 인공 장기로 교체할 수 있다면 어떻게 될까?”

이 같은 미래는 먼 훗날 얘기다. 블롱도 창업자에 따르면 일반 대중이 이 같은 기술을 받아들이는 문제에는 또 다른 걸림돌이 있다. 테슬라 CEO 엘론 머스크와 천재 물리학자 스티븐 호킹은 우리에게 AI의 잠재적인 위험을 경고하지만 센티언트의 공동창업자 블롱도에 따르면 우리는 그런 미래의 근처에도 못 갔다.

“나는 단 한순간도 우리나 다른 사람들이 하는 연구가 위험하다고 생각한 적이 없다. 아직 그런 수준에 도달하지 못했다. 우리 연구가 그처럼 통제 불가능한 공상과학 소설처럼 되려면 아주 오랜 시일이 걸릴 것이다.”

- 데이비드 길버트 아이비타임즈 기자

인도 방갈로르에 있는 바이오테크 신생벤처 판도럼 테크놀로지(이하 판도럼)가 사람 간처럼 기능하는 3D 프린트 생체조직을 개발했다. 사람 세포로 만들어진 이들 생체 조직을 이용해 동물과 인체 실험 의존도를 낮추면 저비용으로 의학실험을 할 수 있다. 그리고 언젠가는 간이식에도 이들 조직을 본격적으로 사용할 수 있을 것이라고 회사 측은 성명에서 밝혔다.

판도럼의 공동창업자 아룬 찬드루는 성명에서 “간 독성과 약물 대사가 주요 장애물이자 인체 실험 실패의 주요인”이라며 “사람 간을 모방하는 우리의 3D 바이오 프린트 미니 간은 비용과 부작용은 적으면서 더 효과적으로 신약 개발의 실험 플랫폼 역할을 수행할 것”이라고 말했다.

찬드루 공동창업자에 따르면 대형 제약업체는 한 종의 신약을 출시하기 위한 연구개발에 약 100억 달러의 자금과 10년을 투자한다. 하지만 인공 조직이 개발되면 신약 개발과 실험에 들어가는 비용과 시간을 모두 줄일 수 있다고 한다.

또 다른 공동창업자 투힌 보우믹은 프린트 인체 조직의 또 다른 잠재적 용도에 관해 이렇게 설명했다. “인공장기의 용도는 무궁무진하다. 세포 기반 인공장기를 이용해 간부전 환자의 생명 유지를 위한 바이오-인공 간 지원 시스템을 개발할 수 있다.”

방갈로르에 있는 인도과학원에서 박사학위를 취득한 보우믹 공동창업자는 “가까운 장래에 그런 인공 장기가 장기 이식에 필요한 인간 장기의 심각한 부족 문제를 해결할 것”이라고 덧붙였다.

인공 간 조직의 개발은 이번이 처음은 아니지만 판도럼의 연구는 조직 제작에 들어간 비용이 약 15만 달러라는 점에서 의미가 크다. 이처럼 비용이 적게 든다는 점에서 첨단 건강의료 서비스가 미흡한 인도 같은 개도국에 중요한 의미를 갖는다. 2014년 5월 세계보건기구(WHO)가 발표한 통계에 따르면 인도에서 간질환으로 인한 사망자가 연간 20만 명을 웃돌았다. 인도에선 통상적인 간 이식 비용이 약 3만 달러로 인도 1인당 소득의 약 6배에 달한다.

찬드루 공동창업자는 “현재 인도에서 간 이식을 기다리는 사람은 6만~7만5000명인데 수술 받는 사람은 1500명 선에 불과하다”며 “이 기술은 의학연구 비용을 20~30% 줄일 뿐 아니라 장기 부족 문제를 해결할 수 있다”고 밝혔다.

미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 미국에선 2013년 간질환 관련 사망자가 6만 명을 웃돌았다. 시장조사 업체 모도어 인텔리전스는 보고서에서 인공장기와 생체공학의 글로벌 시장 규모가 2019년에는 370억 달러를 웃돌 것으로 예상했다.

- 히만슈 고엔카 IBTIMES 기자

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