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1 정책연구 바이오경제시대과학기술정책의제연구사업 (4년차) - 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 - Status and Challenges of Genome Based Personalized Medicine 정기철 김석관 이명화 김승현 고명주 신광수 송창현 현재환

2 연구진 연구책임자연구참여자 정기철 과학기술정책연구원부연구위원김석관 과학기술정책연구원연구위원이명화 과학기술정책연구원부연구위원김승현 과학기술정책연구원부연구위원고명주 과학기술정책연구원연구원 외부연구진 신광수 서울대학교박사과정송창현 서울대학교박사과정현재환 서울대학교박사과정 정책연구 바이오경제시대과학기술정책의제연구사업 (4 년차 ) -개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 년 12 월 26 일인쇄 2014 년 12 월 30 일발행 發行人ㅣ송종국發行處ㅣ과학기술정책연구원세종특별자치시시청대로 370 세종국책연구단지과학 인프라동 5~7F Tel: 044) Fax: 044) 登錄ㅣ 2003년 9월 5일제20-444호組版및印刷ㅣ미래미디어 Tel: 02) Fax: 02) ISBN 이도서의국립중앙도서관출판예정도서목록 (CIP) 은서지정보유통지원시스템홈페이지 ( 와국가자료공동목록시스템 ( 에서이용하실수있습니다. (CIP 제어번호 : CIP )

3 발간사 인간의유전정보인 DNA를구성하는네가지염기의서열을해석한인간게놈프로젝트이후, 많은연구들을통해유전자와질병사이의관계가밝혀지기시작하였고또한개인의유전정보를질병진단과치료, 관리와예방등에활용하는의학적노력도활발해지고있습니다. 질병은유전적요인외에도환경적요인등다양한요인들로인해발병하지만, 개인의유전적요인이질병발병에직 간접적영향을주는매우큰요인임은주지의사실입니다. 맞춤의료는개인의유전정보를질병진단과치료, 예방과예측등에활용하고자하는의학적활동으로보건의료분야의새로운패러다임을제시합니다. 개인의고유한유전정보를질병진단과치료에활용하기때문에동일한해결책을모든환자에게적용하는기존의료와는달리질병진단 치료의효과를더욱높일수있고, 아울러유전정보를토대로질병발병의가능성을사전에예측하여발병전건강관리나예방을가능케하므로궁극적으로는국민건강증진에기여할수있기때문입니다. 이에따라질병치료를위한의료비지출을경감케하여경제적효과도가져올수있으며, 유전정보해석부터의학적활용까지맞춤의료의새로운시장과비즈니스기회도창출할수있습니다. 하지만맞춤의료가제시하는이러한기회가실현이되기위에서는아직넘어야할여러장애가있는것도사실입니다. 본연구의내용에서구체적으로살펴본것처럼맞춤의료는현재관련기술이발전하고있으나해결해할기술적과제들도존재하며, 맞춤의료관련새로운시장과비즈니스모델이태동함에따라규제, 정보보호, 인허가등과관련된제도의개선과보완도요구되고있습니다. 본연구는이러한배경하에서맞춤의료가태동하는현재의상황에서맞춤의료가여는새로운기회를발굴하고찾기위해필요한과제가무엇인지를혁신시스템의구성요소인기술, 제도, 조직, 그리고사회적측면에서분석하고, 이로부터한국적상황에서맞춤의료시대를준비하기위한시사점을모색해보고자하였습니다.

4 본연구의분석내용이미진한부분도있겠습니다만, 현재맞춤의료와관련된기술, 제도, 조직분야의현황을다각도로분석하고한국적상황을고려한시사점을제시한다는점에서본연구는유용한참고자료로활용될수있으리라기대합니다. 본연구가소기의결실을맺기까지자문과도움을아끼지않으신연구원내외전문가들에게깊이감사드리며, 본연구의결과가정책수립에조금이나마도움이되기를기대합니다. 끝으로본보고서의내용은연구자개인의의견이며, 본원의공식적인견해가아님을밝힙니다. 2014년 12월과학기술정책연구원원장송종국

5 목차 요약 i 제1장서론 1 제1 절연구의배경 1 1. 맞춤의료는무엇인가? 1 2. 맞춤의료가주목받는이유는무엇인가? 6 제2 절연구의목적과내용 7 1. 연구의목적 7 2. 연구의내용 9 제2장맞춤의료의기술분야현황과시사점 11 제1절개요 개요 맞춤의료기술체계 12 제2 절생명정보기술 하드웨어 : 시퀀싱장비 소프트웨어 주요이슈및시사점 29 제3절바이오및의료기술 기초및표적기술 진단및응용기술 주요이슈및시사점 41 제4 절국내외맞춤의료기술개발프로젝트 글로벌 / 해외프로젝트사례 42

6 2. 국내프로젝트사례 맞춤의료프로젝트의특징및시사점 51 제3장맞춤의료의조직과비즈니스모델 53 제1 절맞춤의료조직및비즈니스모델의개요 맞춤의료의기술적특성과조직적과제 맞춤의료조직및비즈니스모델개요 60 제2 절공통기반분야의조직및비즈니스모델 조직및비즈니스모델개요 현재의주요사례 발전과제 70 제3 절의료분야조직및비즈니스모델 조직및비즈니스모델개요 현재의주요사례 발전과제 96 제4절웰니스분야의조직및비즈니스모델 조직및비즈니스모델개요 현재의주요사례 발전과제 107 제4장맞춤의료의제도적이슈와시사점 109 제1절서론 109 제2 절정보 개인유전정보남용가능성 유전정보기반차별가능성 환자동의서범위설정문제 허위 과대광고가능성 바이오뱅크관리문제 122

7 제3절허가 의료기기인허가시스템 비의료기관의역할확대 치료에서예방으로시스템전환 136 제4절특허 유전자특허관련국가별정책 유전자특허관련쟁점들 국내현황 149 제5 절소결 150 제5장맞춤의료소비자수용성분석 155 제1절개요 155 제2 절개인유전체분석소비자수용성분석 분석목적 문헌연구 분석프레임워크 조사설계 분석결과 시사점 176 제3 절개인유전체분석소비자수용결정요인분석 분석목적 분석모형및자료 분석결과 시사점 188 제 6 장맞춤의료발전을위한정책과제 189 제1절분석결과종합 맞춤의료기술관련분석결과 189

8 2. 맞춤의료조직및비즈니스모델관련분석결과 맞춤의료제도관련분석결과 맞춤의료소비자수용성관련분석결과 197 제2 절맞춤의료발전을위한정책과제제언 맞춤의료기술관련정책과제제언 맞춤의료조직및비즈니스모델관련정책과제제언 맞춤의료제도관련정책과제제언 맞춤의료소비자수용성관련정책과제제언 211 참고문헌 213 SUMMARY 229 CONTENTS 231

9 표목차 < 표 1-1> 맞춤의료와관련된주요용어 3 < 표 1-2> 맞춤의료의역할 5 < 표 1-3> 연구질문과주요연구내용 9 < 표 2-1> 인간게놈판독비용의감소 17 < 표 2-2> 국내시퀀싱장비보유현황 22 < 표 2-3> 사라져가는 DTC 업체들 28 < 표 2-4> 표적폐암치료제 31 < 표 2-5> 국내기업맞춤형치료제개발현황 32 < 표 2-6> 국내기업분자진단연구개발현황 33 < 표 2-7> 약물유전체학의발달과정 35 < 표 2-8> AD, FTLD 및 PD 관련유전자데이터베이스 39 < 표 3-1> 임상현장에서활용되는대표적인유전자검사들 74 < 표 3-2> Mi-Oncoseq 시퀀싱분석과정에서의도전과접근방법 81 < 표 3-3> 프랑스의암맞춤치료를위한사전테스트현황 83 < 표 3-4> 각국의주요유전자검사서비스회사 87 < 표 4-1> 보험과관련된유전자정보규제방식비교 113 < 표 4-2> 주요바이오뱅크현황 123 < 표 4-3> 신의료기술평가제도규제변동현황 132 < 표 4-4> 동반진단검사의보험급여여부 141 < 표 4-5> 종양및기타생체표지자의보험급여여부 142 < 표 4-6> 국가별유전자특허가능여부에대한법적정의 145 < 표 5-1> 맞춤의료소비자분석의개요 156 < 표 5-2> 개인유전체분석에대한소비자수용성조사선행연구 162 < 표 5-3> 개인유전체분석소비자수용성설문조사의개요 166 < 표 5-4> 설문응답자의특성 166

10 < 표 5-5> 개인유전체분석에대한인지정도 167 < 표 5-6> 개인유전체분석이용경험 168 < 표 5-7> 개인유전체분석경험이있는대상자의사용목적 169 < 표 5-8> 개인유전체분석향후활용의향 169 < 표 5-9> 향후개인유전체분석이용이유와적극활용의향 170 < 표 5-10> 개인유전체분석을활용하지않는이유 172 < 표 5-11> 개인유전체분석에대한기대 173 < 표 5-12> 개인유전체분석의개선방향 175 < 표 5-13> 개인유전체분석의비용 176 < 표 5-14> DNA 추출방법선호도 176 < 표 5-15> 개인유전체분석이용의결정요인분석을위한변수 182 < 표 5-16> 분석변수의기초통계량 183 < 표 5-17> 개인유전체분석이용의결정요인추정결과 186 < 표 5-18> 개인유전체분석이용의결정요인한계효과추정결과 187 < 표 6-1> 맞춤의료관련이슈들과정책적실천방안 207

11 그림목차 [ 그림 1-1] 개인유전체분석을통한맞춤의료적용의과정 4 [ 그림 1-2] 본연구의구성 10 [ 그림 2-1] 맞춤의료기술의구분 13 [ 그림 2-2] 맞춤의료기술및관련프로젝트체계 14 [ 그림 2-3] 맞춤의료관련생명정보기술 15 [ 그림 2-4] 클라우드컴퓨팅을활용한 DNA 데이터처리 / 관리 23 [ 그림 2-5] Storage and Processing Unit(SPU) 27 [ 그림 2-6] 동반진단 (Theranostic) 개념 34 [ 그림 2-7] 심근경색및심부전증관련유전인자의염색체내위치 38 [ 그림 2-8] 맞춤의료관련해외프로젝트분류 43 [ 그림 2-9] 유전체연구관련글로벌프로젝트 43 [ 그림 3-1] 맞춤의료의기술적특성과조직적과제 54 [ 그림 3-2] 맞춤의료의기능과조직매트릭스 61 [ 그림 3-3] Mi-Oncoseq 시퀀싱센터워크플로우 79 [ 그림 3-4] Mi-Oncoseq 프로젝트에서의통합시퀀싱 80 [ 그림 3-5] 프랑스의암맞춤치료를위한지역분자유전학센터 82 [ 그림 3-6] 프랑스암맞춤치료의비용효과성분석사례 84 [ 그림 4-1] 국내유전자 / 유전체검사관련규제 134 [ 그림 5-1] 개인유전체분석소비자수용성조사프레임워크 164 [ 그림 5-2] 개인유전체분석소비자수용성조사설문문항의체계 165 [ 그림 6-1] 분석시사점을통한정책과제도출 200

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13 요약 i 요약 1. 연구개요 연구배경 개인의유전정보를활용하는맞춤의료는사람들의삶의질향상에기여하고보건의료분야의새로운패러다임을이끄는신기술 신산업분야로, 현재기술발전이가시화되고있으며사회경제적필요성도높아지고있음 - 맞춤의료는개인의유전정보를질병진단및맞춤형치료, 약물유전체학에기반한적용, 질병예측 예방및건강관리등에적용하는의학적활동 - 기술적으로는염기서열분석기술발달로개인의유전정보를해독하는데필요한시간과비용이단축되고, 다양한질환과관계된유전자변이들이밝혀지고있으며, 또한개인유전정보를질병의진단과맞춤형치료, 나아가질병예측및건강관리에활용하는활동이증가 - 사회경제적으로는질병의정확한진단과개인에맞는효과적치료및치료제선택에기여하고, 질병발병을예측 예방함으로써건강한삶추구와의료비절감에기여할수있는맞춤의료에대한관심이증대 연구필요성과목적 이처럼맞춤의료분야의기술발전이가시화되고사회경제적필요성도높아지고있는상황에서, 미래의료패러다임변화에효과적으로대응하기위해서는현재국내의맞춤의료현황을진단하고대응전략을모색할필요가있음 - 개인의유전정보에기반한맞춤의료는건강한삶의추구와삶의질향상에기여할수있고사회경제적으로도기여가기대되는분야 - 그러나맞춤의료가이러한장밋빛전망을실현하여기존의료체계를변화시키고보편화되기위해서는국내외적으로아직극복해야할과제들도존재

14 ii 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 본연구는맞춤의료가태동하는현재의상황에서맞춤의료라는신기술 신산업의태동과발전을준비하기위해필요한기술, 제도및규제, 조직, 사회문화적측면의과제가무엇인지를분석하고, 이를통해한국적상황에서맞춤의료시대를준비하기위한과제가무엇인지를모색하기위해수행 연구내용과보고서구성 본연구가다루는개인유전체 / 유전자분석기반맞춤의료의범위는 DNA 시퀀싱부터유전체정보를의료에적용하는과정까지를포함 [ 그림 1] 개인유전체분석을통한맞춤의료적용의과정 연구목적달성을위해기술분야, 조직분야, 제도분야, 사회적수용성등크게 4가지주제를중심으로국내외적으로제기되는주요이슈와현황을분석 - 제2장은맞춤의료기술체계를개념화하고, 각분야소개와현황분석을통해국내적상황에서고려할수있는시사점을도출 - 제3장은맞춤의료로인해새롭게떠오르거나그역할이변모하는조직및비즈니스모델의이슈를살펴봄 - 제4장은맞춤의료실현에있어직면하는규제및제도적이슈를살펴봄 - 제5장은국내소비자를대상으로맞춤의료수용성에대한실증분석을수행 - 제6장은분석결과에기초하여한국적상황에서맞춤의료발전을위해필요한정책과제를제시

15 요약 iii 2. 맞춤의료의기술분야현황과시사점 (1) 개요 맞춤의료기술체계를개념화하고, 현황분석을통해시사점을도출 맞춤의료기술분야는융합 / 복합적특성으로인해많은분야와연계 - 맞춤의료기술은바이오기술, 의료기술 / 제약기술뿐만아니라빅데이터구축및처리기술, 소프트웨어기술, 생명정보학관련기술등을모두포괄 - 미래에는더다양하고새로운기술들이융합될수있는현재진행형의분야 본연구는맞춤의료기술체계를크게생명정보기술과바이오및의료기술분야로구분 - 생명정보기술은생명과학기술과정보처리기술이융합된분야로유전정보를해독 처리한정보분석결과를제시하는분야 - 바이오및의료기술은특정유전자와연관된기초연구와진료로의활용이모두해당되는분야로그범위가매우넓음 [ 그림 2] 맞춤의료기술의구분

16 iv 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 (2) 생명정보기술분야현황과시사점 생명정보기술의분류 생명정보기술은하드웨어기술과소프트웨어기술로세분 - 하드웨어분야는유전체분석기반맞춤의료의시작점인시퀀싱을중심으로분석된데이터를보관하고관리하는장비까지를포함 - 소프트웨어분야는시퀀싱데이터를저장 분석하는기술과의료정보와의결합을통해다양한솔루션으로활용되는정보를만드는영역까지포함 생명정보기술분야현황과시사점 시퀀싱분야는최근기술력과장비모두지속적으로발전을하고있으며산업내부에서는파산과인수합병이후현재몇개의기업이시장을주도 - 반면국내에는시퀀싱기술기반으로염기서열분석장비를개발하는기업은찾기어렵고, 부분적연구는진행되고있으나글로벌선두와는차이가존재 - 개인유전정보를분석하는국내기업대부분은해외업체의염기서열분석장비를들여와분석서비스를제공하고있으며, 국내에도입된시퀀싱기기의수도중국이나미국에비해절대적으로열세 - 시퀀싱장비개발외에도시퀀싱기술활용역량도상대적으로취약한상황 소프트웨어분야의기업화와산업화는아직국내외적으로정착되지않아, 빠른제도적대응을통해해당분야를선도하는것이필요 - 현재정책의중심이주로기술개발이나연구 분석데이터구축에있지만, 관련기술의산업화를위해서는다양한기업이스스로생성되고발전할수있는제도적기반마련이필요 - 특히소프트웨어분야는표준화된하나의소프트웨어를만들기보다는기업별로각각특성있는소프트웨어를만들어서비스화한뒤시장에서의경쟁을통해발전시키는과정이중요

17 요약 v (3) 바이오및의료기술분야현황과시사점 바이오및의료기술의분류 맞춤의료와관련된바이오및의료기술은특정유전자와연관된기초연구와진료로의활용이모두해당되는분야로그범위가매우넓음 - 이에본연구는바이오및의료기술의대표사례로기초연구분야로는기초및표적기술, 질환진단분야로는진단및응용기술분야를살펴봄 바이오및의료기술분야현황과시사점 기초및표적기술은장기적 안정적인연구및기술개발환경구축을지원하고, 국내제약회사의국제경쟁력강화를지원하는투트랙정책이필요 - 이는기초및표적기술이진단 치료 치료제를위한근거연구 표적연구의성격을가져일부는순수연구로서결과가공개되나, 일부제약회사등이개발한결과는특허로보호되어정보를얻지못할수도있기때문임 - 특히맞춤형치료제는임상디자인이단순하고임상환자수가적어기존약품에비해개발속도를단축시킬수있어선도적기술기획이중요 - 동반진단은시장에출시된약들의반응군 / 비반응군을선별하여진단과치료를함께하는연구방식고민이필요 진단및응용기술은신규성이중요한기초및표적기술과는달리, 반복적재현성과매뉴얼화가보다중요 - 진단기술은유전자분석결과를이해하고진단에활용할수있는전문인력양성과의사교육이필요하기때문에기술개발과인력교육이병행될필요 - 응용기술은제도와법의정비가선행되는것이필요한데, 현재맞춤의료관련현재의료행위이슈의초점은의료행위자체를의사만이할수있는가라는것보다는의료행위의범위를어디까지로봐야할것인지에있음

18 vi 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 - 즉유전체분석을통해얻어지는수많은정보들을제공하는것이의료행위에포함되는지의여부가산업의발전과기술발전의방향을좌우할수있음 (4) 국내외맞춤의료기술개발프로젝트현황 국내외맞춤의료기술개발프로젝트중대표사례를살펴봄 대표사례 - 해외사례 : 인간게놈프로젝트, 국제 HapMap 프로젝트, ENCODE 프로젝트, 1000 게놈프로젝트, 아이슬란드 IHSD 프로젝트, 영국 100,000 게놈프로젝트, 개인게놈프로젝트등 [ 그림 3] 맞춤의료관련해외프로젝트분류 - 국내사례 : 10만명유전체분석, 포스트게놈다부처유전체사업, 한국인유전체역학조사사업

19 요약 vii 맞춤의료관련프로젝트의특징 - 초기의프로젝트들은인간게놈의염기서열분석을완성하는것에서부터출발하여분석시간과비용을최소화하는것에중심을둠 - 현재는시퀀싱기술발전에따라초기와같은형태의거대프로젝트는거의이루어지지않고있으나, 국가단위에서추진하는프로젝트들은대체로광범위한맞춤의료분석케이스를구축하는것에중심을둠 3. 맞춤의료의조직과비즈니스모델 (1) 개요 맞춤의료의의료적, 산업적가능성을보여주는대표사례들을분야별로분석하고, 각분야조직들이맞춤의료의구현을위해해결해야하는과제를제시 현재의사례들을토대로맞춤의료의조직과비즈니스모델을전망해보기위해기능- 조직매트릭스를구성 - 맞춤의료기술들이환자나일반소비자에게최종적으로적용되어편익을제공하는과정은기업의제품과서비스, 병원의진료, 국가적인의료전달체계를통한방식으로이루어지기때문에기능- 조직분석을수행 - 이로부터맞춤의료의기능을공통기반, 의료, 웰니스의세영역으로분류

20 viii 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 [ 그림 4] 맞춤의료의기능과조직매트릭스 (2) 공통기반분야의조직과비즈니스모델현황과시사점 공통기반분야의조직과비즈니스모델현황 맞춤의료서비스를의료나비의료 ( 웰니스 ) 분야에서제공하는것을지원하는공통기반분야의비즈니스모델은시퀀싱장비개발, 단순시퀀싱서비스, 게놈 DB 구축, 정보인프라및정보플랫폼등으로세분 - 시퀀싱장비시장은과점화되어새로운기업이나비즈니스모델출현이어려운상황이며, 시퀀싱서비스는시퀀싱장비를대규모보유한조직들은할수는있으나규모의경제가작용하는분야로현재는중국업체가선두 - 게놈 DB 구축은기업, 병원, 보험회사, 국가등다양한주체들이추진하고있었으며, 현재는구체적효용이충분히드러나지는않았으나이로부터파생될조직이나비즈니스모델이매우많을것으로예상 - 정보인프라및정보플랫폼은맞춤의료의산업생태계에서가장중요한역할을할수있을것으로예상

21 요약 ix 공통기반분야조직과비즈니스모델시사점 대규모 DB의구축과활용 - 정보측면에서유전체기반맞춤의료의발달과정을단순화하면, 현재는시퀀싱을통해얻어진유전체정보들을모으는 DB가구축되는단계 - 대규모게놈 DB가맞춤의료발전에서매우중요한역할을할것이라는점은분명하나, 아직게놈 DB의구체적활용과관련한구체적인비즈니스모델은드러나지않는상황 - 이러한 DB를잘구축하고이를활용하여맞춤의료에필요한지식을공급하는동시에다양한비즈니스들을발전시키는것이현재당면한과제 정보플랫폼의개발과선점 - 맞춤의료는정보에의해주도되는정보산업의성격을지니므로경쟁력있는정보플랫폼을개발 선점하는주체가생태계중심에설가능성이높음 - 산업생태계의중심플랫폼이어떤형태가될지는아직미지수로, 게놈 DB가플랫폼역할을할수도있지만다른서비스가플랫폼이될수도있음 - 이러한점에서최근게놈데이터, 전자의료기록, 생활기록등여러소스의데이터를통합하려는시도는주목할만한데, 이는여러소스의데이터를통합하는기업이게놈정보플랫폼을선점할가능성이높다고볼수있기때문 정보기술기업과의협력을통한비즈니스모델창출 - 정보의저장과처리가맞춤의료의중요기반이기때문에, 병원, 대학, 유전자검사회사등맞춤의료조직들은데이터의저장 분석 해석을위해정보기술기업들과적절한제휴관계를구축하는것이필요 (3) 의료분야의조직과비즈니스모델현황과시사점 의료분야의조직과비즈니스모델현황

22 x 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 맞춤의료의의료분야에서파생할수있는조직과비즈니스모델은현재의료분야에서맞춤의료가제공할수있는기능인진단, 질병위험도예측, 약물유전체, 맞춤치료등으로세분하여살펴볼수있음 - 개별유전자와직접관련된유전질환에대한진단은전에도가능했으나, 맞춤의료는전체게놈해석후여러유전자를동시에분석하는방식을가능케하기때문에진단비용의하락과원인불명질환의진단이가능 - 유전질환은유전자와질환사이의관계가직접적인경우이며, 일반적인만성질환은유전적소인이미치는영향의크기가제각각이기때문에유전자검사를통한진단이아닌위험도예측서비스가제공될수있음 - 약물유전체학의영역은환자의유전적특성을분석해서약물의복용량을조절하는것, 부작용발생가능성을미리확인하는것, 약의효능을미리예측하는것등이현재까지등장한대표적인비즈니스모델 - 맞춤치료제의개발과투약이체계적으로발전된형태가차세대염기서열분석을이용한환자맞춤치료로, 대표적사례는 Herceptin 처럼암환자의유전자를검사해서그환자에게적합한맞춤치료제를처방하여치료하는것 의료분야의조직과비즈니스모델시사점 유전자검사의기술적, 제도적문제극복 - 개인유전자분석서비스가당면한기술적문제는유전자분석서비스의분석적정확성과임상적타당성을확보하는것 - 유전적소인이질병발생의모든원인이아니기때문에, 이를극복하고만성질환에대한위험도예측의정확성을높이기위해서는유전적요인과후천적요인 ( 환경, 생활습관등 ) 을결합한새로운예측모델개발이필요 - 제도측면에서는개인유전체분석회사들이제공하는서비스에대해규제당국이어떤선에서기존의규제틀에흡수할것인가를결정하는것이필요

23 요약 xi 암맞춤치료의한계극복 - 암게놈시퀀싱을이용해환자별암맞춤치료에적용하는분야또한암세포의유전자를분석해도의미를모르는변이들이존재하고, 의미를아는변이라도개발된약이없는경우가있는등의기술적한계극복필요 해석과적용영역에서새로운솔루션이나지식서비스개발 - 질병위험도예측과암맞춤치료는유전체분석을의료분야에적용한사례중일부에불과 - 맞춤의료조직들은유전정보의해석과적용단계인유전체데이터의획득, 분석, 해석, 적용까지의일련의과정에서특정한니치를찾아고유의솔루션이나지식서비스를개발하는등새로운사업기회를적극모색할필요 병원조직의변화와대응 - 맞춤의료를기존의병원시스템안에서효과적으로구현하기위해서는병원과의료시스템의변화와대응도요구 - 구체적으로진료현장에서의유전자검사보편화, 병원에서의유전자검사인프라구축과의사교육및전문의양성등의대응이필요 (4) 웰니스분야의조직과비즈니스모델현황과시사점 웰니스분야의조직과비즈니스모델현황 웰니스분야는향후헬스케어가질병예측에기반한예방중심으로전환될경우많은비즈니스기회가생길것으로기대되는분야 - 현재는개인의유전특성을고려해건강관리에대한수많은권고안중에서몇가지를선택적으로강조해처방하는것이거의유일한비즈니스모델 - 그러나향후에는모바일헬스케어와접목되면서맞춤웰니스분야의많은서비스들이개발될것으로예상

24 xii 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 웰니스분야의조직과비즈니스모델시사점 소비자에게실질적인효용을줄수있는비즈니스모델필요 - 맞춤예방관리영역은발전가능성이높으나, 현재까지나타난서비스는많지않고그리성공적이지도않음 - 따라서예방적건강관리를위해권고되는기존의방법들 ( 예, 금연, 절주, 규칙적인운동등 ) 과비교하여, 맞춤웰니스영역에서소비자들에게새로운효용을줄수있는비즈니스모델의개발이시급 웰니스영역에서의유전체상담을위한교육과정과인증제도확립 - 소비자에게유전체분석결과를설명해주고적절한건강관리방안들을처방해주는상담과정은유전체분석정보를웰니스에활용시필요한과정 - 상담과정은의료분야에서는의사나간호사들이교육이나전문적훈련을받고제공할수있지만, 웰니스영역에서는이런역할을할직업군이없기때문에전담직군의양성, 교육과정및인증제도설계등의고민필요 건강관리외에유전체정보의사업적활용방안모색 - 건강관리외에유전체정보를사업적으로활용할다양한방안을모색하는것도필요 ( 예, 식이 대사등비질환유전자특징에따른제품마케팅등 ) 4. 맞춤의료의제도적이슈와시사점 (1) 개요 맞춤의료가실현되는과정에서제기되는제도적이슈들을살펴보고우리나라의경제 사회적조건과제도적맥락을바탕으로시사점을모색 맞춤의료는의료서비스, 보건의료시스템등의다양한변화를야기 - 질병예측서비스나맞춤형건강관리시스템등이발전하면서기존의치료중심의료시스템이예방중심으로변화될가능성이존재

25 요약 xiii - 의료기기규제대상이었던제품이비의료영역의것으로전환되는등의료와비의료의경계가약화 - 유전자진단의질병예측력제고에따라질병진단에관한의사와환자사이의비대칭적관계가변화될수있음 이처럼맞춤의료가실현되는과정은다양한제도적변화를요구하기때문에, 이러한이슈를정확하게이해하여적절한대응방향을고민할필요가있음 - 이에맞춤의료의발전을위해요구되는제도적이슈들을정보, 허가, 특허의관점에서나누어살펴보고시사점을모색 (2) 정보관련이슈와시사점 개인유전정보남용가능성 현재국내에는개인유전정보남용을방지하기위한법률적장치가존재함 - 맞춤의료는개인의유전체정보를활용하기때문에개인유전체정보의남용이문제가될수있으나, 현재국내에서는이를방지하기위한법률적장치 ( 개인정보법, 생명윤리법 ) 가구축되어있는상황 다만개인정보보호를위한규정들중일부수정이필요하다는의견도제시 - 예컨대환자외에는환자의의료기록에유전정보를포함시켜제공하는것을금지하는생명윤리법 46 조의경우, 의무기록과유전정보연계는유전정보와질병간관계를밝히는데유용하므로재검토가필요하다는주장이제기 유전정보기반차별가능성 현재국내에는개인유전정보를악용하여발생할수있는차별가능성을방지하기위한법률적장치가존재함 - 현재생명윤리법에서는유전정보를교육 고용 승진 보험등에서악용하여차별하는것을금지하며또한유전자검사를강요해서는안된다고규정

26 xiv 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 - 국가별로보험에서유전자정보에대한접근이나사용관련제도들이다르고우리나라는금지적접근을취하고있는상황이나, 이러한접근에대해서현재제기되는비판은많지않음 환자동의서범위설정문제 환자동의서는생명윤리법에관련규정들이마련되어있고연구나의료현장에서도상당부분정착됨 - 생명윤리법에인간대상연구의동의조항이있고, 동법시행규칙에서인체유래물의연구및상업화가능성까지명시한포괄적동의여부도요구 - 이에따라국내에서환자의유전정보나의료정보를수집할때환자동의서를받는것은상당부분정착됨 하지만생명윤리법의동의서의범위를설정하는데서모호함이존재 - 연구자가연구목적으로인체유래물이나유전정보를제공받은이후, 연구성과물을상업화하려는경우설명이충분한지는미지수 * 즉, 환자에게자신의유전정보를바탕으로수익이창출될경우어떠한권리주장도할수없다는점등이충분히고지되고있는지에대해서는우려의견도존재 허위 과대광고가능성 유전자검사의상업화과정에서검사의제한적, 확률적성격이간과될수있음 - 복합질환의경우다양한요인들이결부된다는사실이밝혀져있지만, 검사기업들의허위및과장광고로인해유전자검사의과잉해석위험이존재 과장광고에대한법적규제책들이마련되어있으나보완필요성도제기 - 현재생명윤리법을통해검사대상자를오도할우려가있는유전자검사를금지시키고, 생명윤리법시행령을통해금지된유전자검사종류를명시

27 요약 xv - 유전자검사의종류가늘어나고기술이개선되는상황을고려할때금지할검사의종목을제시하는방식의규제가적절한지에대해서는의문이존재 - 현재생명윤리법에따른과장광고판정기준이매우제한적이므로검사의확률적 제한적특성에대한대비로는미흡함 - 사전고지를통한동의서에검사의제한적성격을명시해놓은미국의유전체검사기업들의사례를참고할필요가있음 바이오뱅크관리문제 바이오뱅크에저장되는인체유래물및유전정보에관한익명화이슈존재 - 대규모바이오뱅크의구축은맞춤의료의발전을위해필요하다는의견이제기되고있으나, 대규모정보가한곳에집중되는만큼민감한정보의유출등문제발생의소지가있음 - 생명윤리법에서익명화 * 가규정되어있으나, 연구자들에게는모호하거나동의하기힘든부분이존재 ** * 익명화 ( 匿名化 ) 는 개인식별정보를영구적으로삭제하거나, 개인식별정보의전부또는일부를해당기관의고유식별기호로대체하는것 ( 생명윤리법제2조 19호 ) ** 예를들어, 익명화의대상, 방법, 정도에관한구체적규정이없고, 개인식별정보가필요한연구들이존재 - 이를반영하여개인식별정보가필요한암연구등에대해서는주민등록번호를유지하는것이허용됨 정보를통합할바이오뱅크총괄주체의문제 - 현재국내는개별연구자, 병원, 유전자분석서비스기업들에정보가분산되어있는상황이며, 최근분산된유전정보들을정부차원에서통합, 관리하려는노력들이이뤄지고있음

28 xvi 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 정보통합이후정보활용의문제 - 바이오뱅크시스템에대한정교한설계가수반되지않는다면구축비용대비실효성이떨어지는상황도발생할수있음 - 개별적으로수집 관리되는기존시스템에서국가차원의통합바이오뱅크가구축되어야하는목적이분명하게정립될필요가있음 (3) 허가관련이슈와시사점 의료기기인허가시스템 국내에서는특히신의료기술평가제도의개선필요성이자주언급 - 국내의료기기인허가제도는기본적으로식약처의의료기기품목허가, NECA 의신의료기술평가, 심평원의수가등재를거쳐건강보험급여항목에포함되는절차로이루어짐 - 새로운의료행위의안전성과유효성평가를위해신의료기술평가제도는필요하나, 의료기기출시이전에반드시거쳐야하는조건으로운영되면서출시시점을지연시킨다는비판을받아옴 - 현재보건당국에서여러개선정책들을모색 발표하고있는상황 비의료기관의역할확대 맞춤의료로인해건강관리등예방분야에서비의료기관의역할이증대할것으로예상되나, 극복해야할문제도존재 - 현재는의료기관에비해비의료기관에적용되는규제가허술하고비의료기관의인력에요구되는기준도높지않아, 비의료기관에서제공하는서비스에대한안전성이나유효성등에대한문제가제기될수있음

29 요약 xvii 치료에서예방시스템으로전환 맞춤의료와함께의료시스템이치료중심에서예방중심으로변화할것으로예상되나, 현재유전자검사에대한규정을보면예방중심의시스템적용은시간이필요할것으로보임 - 생명윤리법에는질병과의연관성이높지않은 19개유전자검사들에대해금지하거나제한하고있으며, 예방차원에서이루어지는유전자검사에대해서는보험도적용되지않고있음 - 유전자검사에대한규정들은기술발전을고려하여재검토할필요가있고, 예방차원의유전자검사도보험체계에포함하는방안을모색할필요가있음 (4) 특허관련이슈와시사점 유전자특허국가별정책 미국은최근유전자특허취득을까다롭게만들고있는상황 - 원래생명체자체에대한특허를특허법 101 조에따라금지시켰다가 1980 년대부터유전자특허를허용해주기시작 - 작년까지미특허청은자연상태로존재하지않고, 자연상태에서분리및정제되어, 인간의개입에의한산물이라는조건을충족할경우, 제품및조성물뿐아니라방법과공정까지도특허를허용하였음 - 그러나 2013 년 6월 13 일미연방대법원이미리어드사의 BRCA 유전자특허를무효화시키고 2014 년개정된특허심사가이드라인에서자연산물과현저한차이를강조하면서특허정책이변화됨 미국과달리유럽, 일본등에서는의료방법특허를금지하고있음 - 미국은의료방법 ( 수술방법, 치료방법, 진단방법 ) 에대한특허를허용하지만, 유럽에서는인간과동물모두의경우에의료방법특허를금지하고있음 - 한국과일본의경우사람에대한의료방법특허를금지하고있음

30 xviii 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 국내현황 한국은 1998 년부터유전자특허에대한조항을마련하고개정해옴 년 생명공학분야특허심사기준 에서유전공학관련발명에대해구체적으로유전자자체가특허대상이됨을명시하고있으며, 해당유전자의신규성과진보성및발명의상세한설명에유전자자체의유래, 서열, 제조방법, 기능의기재를명시하고있음 - 생명공학분야특허심사기준 의유전공학관련발명부분은인간게놈프로젝트등생명공학분야의급속한발전에따라나타나는 ESTs와 SNPs 등다양한형태의새로운발명을심사하기위하여 6차례에걸쳐개정됨 유전자특허이슈는 2013 년미국의특허정책이변화면서유럽등주요국뿐만아니라국내정책에도영향이있을것으로예상됨 - 국내바이오기업들이외국기업에비해아직충분한경쟁력을갖추고있지않은상황이므로, 국내기업의발전을위해미국의변화된유전자특허정책을고려하여국내정책에어떻게반영할지에대한고민이필요 5. 맞춤의료소비자수용성분석 (1) 개인유전체분석소비자수용성분석 분석목적 개인유전체분석및맞춤의료가국내소비자들에게향후어느정도수용될수있는지를가늠해보기위해설문조사를수행함 - 개인유전체분석과맞춤의료에대한국내소비자들의인지및이해정도, 활용경험및의향, 활용시우려사항등의정보를설문조사를통해파악

31 요약 xix 분석자료 2014 년 10 월 13 일부터일주일간 16 대광역지자체에거주하는일반인 1,300 명을대상으로구조화된질문지를이용한온라인설문조사를수행 설문문항체계 - 개인유전체분석에대한인지정도, 개인유전체분석이용경험, 의향과이유, 개인유전체분석에대한기대인식, 개인유전체분석이용에대한고려요인 등으로구분하여세부문항설계 - 개인유전체분석과관련된설문항목외에도응답자의사회경제적특성, 응답자및가족의병력, 그리고개인건강관련특성에대한항목도포함 분석결과 개인유전체분석에대한인지정도 - 응답자 1,300명중유전체기반맞춤의료에대해들어본응답자는 44.8%, 개인유전체 / 유전자검사에대해들어본응답자는 59.9% 로나타나응답자의과반수이상은개인유전체검사에대해들어본적이있었음 - 이에비해유전학에대한이해도는높지않았는데, 응답자의과반수이상 (54.0%) 이유전학에대해잘알고있지못하는것으로나타남 개인유전체분석이용경험, 의향과이유 - 응답자 1,300명중개인유전체 / 유전자검사를이용한경험이있는응답자는 33명 (2.5%) 에불과하여, 대부분의응답자가이용한경험이없었음 - 반면, 질병에대한맞춤형처방과치료, 질병의사전예측, 건강관리등에활용하기위해향후에개인유전체 / 유전자검사를받아볼의향은응답자 1,300명중 987 명 (75.9%) 이있는것으로나타남 - 향후개인유전체검사를이용하려는이유로는 질병의정확한진단과맞춤치료를위해 가가장많았으며, 다음으로 질병발병가능성을파악해예방적건강관리에활용하기위해, 유전적특징을알기위해 등이많았음

32 xx 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 - 반면, 개인유전체 / 유전자검사를받아볼의향이없다고응답한 313명이검사를받지않으려는이유로는 내유전정보를알고싶지않거나, 유전정보를알게됨으로써건강에대한걱정으로인한부작용이우려되기때문에 가가장많았으며, 다음으로개인정보보호문제, 비싼검사비용등이많았음 개인유전체분석에대한기대인식 - 응답자들은유전체기반맞춤의료가더욱건강한삶을누리는데, 약물치료의효과성을제고하고부작용을감소하는데효과적이고, 아울러의사들의정확한질병진단및치료활동에더욱기여할것으로기대하였음 개인유전체분석이용에대한고려요인 - 개인유전체분석이보편화되기위해개선이필요한부분으로응답자들은더욱저렴한검사비용을가장중요한요인으로꼽았으며, 다음으로검사결과의신뢰도제고, 더욱많은질병에대한예측이나진단등의순으로응답 (2) 개인유전체분석소비자수용결정요인분석 분석목적 현재한국소비자들이특성이개인유전체분석이용에어떠한영향을가지고있는지를실증분석을통해살펴봄 - 맞춤의료및개인유전체분석을수용하는데있어현재한국소비자들의어떠한특성이중요하고또한그영향력이어느정도인지를파악 분석모형과분석자료 개인유전체검사를향후이용할의향이개인의어떤특성에영향을받는지를분석하기위해이항프로빗모형 (binary probit model) 을이용 - 종속변수는각응답자가개인유전체검사를향후에이용할의향에대해응답한결과 ( 이용의향있음 / 이용의향없음 )

33 요약 xxi - 개인유전체분석이용에영향을미치는결정요인을의미하는설명변수는인구통계특성변수, 건강및가족력특성변수, 인지도변수등세가지유형의변수를고려 분석자료는앞서살펴본개인유전체분석소비자수용성설문자료를활용 - 설문에응답한총 1,300명의응답결과가분석에활용 분석결과 인구통계특성변수중에는연령과소득만이개인유전체검사향후이용의향에유의한영향을주는것으로나타남 - 상대적으로 20대와 40대응답자가 30대및 50대응답자에비해향후개인유전체분석을이용할의향이높았음 - 소득이높은응답자일수록상대적으로향후개인유전체분석을이용할의향이높았음 - 나머지인구통계특성변수인남녀의성별차이나, 결혼여부, 학력의차이는향후개인유전체분석이용의향에유의한영향을미치지않았음 건강및가족력특성변수는유의미한영향을주지않았음 - 응답자본인이나가족의암병력여부는향후개인유전체분석이용의향에큰영향력이없는것으로나타남 - 아직까지한국소비자들은암의진단과맞춤형진단에있어개인유전체검사에대한이해도나활용의향이그다지높지않아나타난결과로추론됨 인지도관련변수는모두유의한영향을주는것으로나타남 - 맞춤의료및유전체검사에대한인지도, 유전학에대한이해정도가높을수록향후개인유전체분석을이용할의향이높다는것을의미

34 xxii 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 (3) 소결 맞춤의료, 유전학, 개인유전체분석등에대한이해도제고필요 한국소비자들은개인유전체검사를적극활용하는데필요한이해수준이다소부족 - 설문응답자중유전체학이나맞춤의료에대해알고있는비율은 50% 전후 반면, 개인유전체검사, 맞춤의료, 유전학이해수준이높을수록개인유전체검사를활용할의향은더욱높았고영향력도여타개인특성변수보다컸음 - 맞춤의료는개인들이자신의유전정보를토대로의료전문가들과적극적으로건강문제를논의하고이를건강관리, 질병예방, 효과적약물치료에활용토록하는기반이됨 - 따라서개인유전체분석에대한소비자들의이해는유전체분석으로부터얻어지는정보를소비자들이적극적으로활용할수있도록하는전제 - 맞춤의료및개인유전체분석에대한소비자들의수용성이나활용도를높이기위해서는, 맞춤의료, 유전학, 개인유전체분석등에대한이해도를높일수있도록관련교육, 홍보, 정보제공등의노력이필요 소비자들이부담으로느끼는개인유전체분석비용에대한경감필요 개인유전체분석이용과관련된결정요인변수의추정결과인지도, 소득, 연령변수만이개인유전체분석이용에영향력을주었음 - 인지도가높고, 소득이높을수록개인유전체분석향후이용의향이높았음 - 반면, 남녀의성별차이나, 결혼여부, 학력의차이, 개인병력유무등의차이는개인유전체분석이용에영향을주지않았음 - 연령은개입할수없는변수이므로, 소비자들이부담으로느끼는개인유전체분석비용경감을위해기술적으로는유전체검사비용을낮추는노력과사회적으로는보험등에서유전체분석의비용을보장해주는방안등의모색이필요함

35 요약 xxiii 6. 맞춤의료발전을위한정책제언 분석시사점을토대로맞춤의료의발전을위한정책과제를제안 [ 그림 5] 분석시사점을통한정책과제도출

36 xxiv 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 R&D 및시스템 제언 시퀀싱분야 : 시퀀싱역량제고 시퀀싱장비를충분히확보 구축하여시퀀싱역량을높이는것이필요 - 국내시퀀싱장비관련기술개발, 국산화등은그기반이미약하고, 시퀀싱장비분야의부가가치또한타기술에비해줄어들고있는상황 - 특히국내의경우장비의보유수가 2013 년 4월기준중국 BGI 의 1/3 수준정도밖에되지않는등시퀀싱역량이크게부족한실정 - 장비자체개발과국산화보다는시퀀싱결과를통한폭넓은활용이가능하도록장비구축규모확대와시퀀싱역량제고가필요 제언 기초및표적기술분야 : 장기적 안정적연구체계구축 기초및표적기술은순수연구의진흥차원에서장기적으로안정적인연구체계를구축하는것이요구 - 국내의경우바이오및의료분야의기초연구뿐만아니라제약회사기반의표적기술연구또한기반이미약한상황 - 단기진흥보다는지속적연구환경구축으로맞춤의료뿐만아니라바이오및기초의료분야의안정적연구체계정립이필요 - 맞춤형치료제의경우임상디자인이단순하고환자수가적어개발속도를단축할수있으므로, 제약회사중심의선도형의약품개발정책추진필요 산업생태계 제언 소프트웨어분야 : 건전한산업환경조성 정부의대규모소프트웨어개발프로젝트보다는법제도정비를통해민간기업들이시장경쟁을통해평가되고생존할수있는산업환경조성이필요

37 요약 xxv - 소프트웨어개발은서비스지향적으로민간에서자발적으로이루어지는것이필요하나, 법 제도적이슈는기술개발을저해하는요인으로작용 - 소프트웨어개발은독립적인정책이나정부주도기술개발보다는, 민간영역에서다양한소프트웨어가개발될수있는환경조성을위한정책추진필요 제언 진단및응용기술 : 진단매뉴얼화, 인력양성, 산업환경조성 진단분야는의료현장에직접적용할수있는기술들을중심으로진단매뉴얼화유도와이를활용하여진단과상담을할수있는인력양성정책이필요 - 진단분야는기술의신규성보다는안정적반복가능성이중요하기때문 응용기술은법 제도정비를통해산업화할수있는영역을결정짓고기업들이자유롭게연구개발을할수있는환경을조성해주는것이필요 - 응용기술이건강식품, 건강관리및헬스, 보험, 금융등다양한산업으로파급되기위해서는 ICT 기술과의료정보기술의결합이요구되며이는소프트웨어를통해구현되므로소프트웨어분야처럼산업환경조성이중요 의료분야 제언 국민건강검진서비스에게놈분석의시범적도입 국민건강보험공단에서제공하는국민건강검진서비스에게놈분석을시범적으로도입해볼필요가있음 - 아직은건강보험재정으로시행할만큼게놈분석의효용성이확실하지않고비용도작지않지만, 비용이적정한수준으로하락하는시점에한지역을대상으로시범적으로전장유전체분석을제공하는것을고민할수있음

38 xxvi 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 제언 유전적요인과후천적요인을함께고려하는질병위험도예측모델개발 유전자분석만을이용하는질병위험도예측의한계를극복하기위해유전적요인과후천적요인을함께고려하는질병위험도예측모델개발이필요 - 이를위해서는대규모인구집단에대해게놈데이터, 개인의건강데이터 ( 의료기록 ), 생활습관기록을모아서분석하는연구등을고려할수있음 제언 전국적인암맞춤치료네트워크구축 프랑스사례를참고해정부주도의암맞춤치료프로그램도입을검토할필요가있음 - 프랑스정부는전체암환자를대상으로유전자분석을지원하는것이국민보건향상에기여할뿐아니라비용- 효과적측면에서도가치가있다고판단 - 최근에개발된항암제들은 1회주사에수천만원의약가가들어갈정도로매우비싸기때문에이런약제를불필요한사람에게는투약하지않는것만으로도건강보험재정절감효과가크기때문 제언 의학교육및병원조직개선 유전체기반의맞춤의료를현재의의료시스템내에도입하기위해교육부터진료현장까지전반적인개선이필요 - 구체적으로의학교육에유전체분석내용추가, 현재의진료과목및교실체계에유전체교실이나유전체검사의학과등새로운전공영역개설, 유전체분야전문의나복수전공제도도입등을통해전문인력양성을추진

39 요약 xxvii 웰니스분야 제언 불확실한지식에근거한무분별한사업을규제하기위한제도검토 웰니스분야는향후더많은비즈니스기회가창출될것으로기대되는분야나, 의료분야와같은규제는없음 - 다양한비즈니스모델이창출되는과정에서자칫불확실한지식에근거한과도한서비스가등장하여국민건강에대한잠재적위협을줄수있으므로, 정부가적절한규제가이드라인을만들필요가있음 제언 웰니스영역에서의유전체상담을위한교육과정과인증제도확립 의료분야와달리웰니스영역에서는유전체상담을담당할전문직업군이없으므로, 웰니스영역에서의유전체상담교육과정과인증제도도입이필요 - 아직은관련시장이충분히열리지않고있어서시급하지는않으나, 미래시장확대를고려해사전에관련된계획을수립 정비할필요 기반분야 제언 국내에산재한기존게놈데이터의수집검토 국내대학, 병원, 기업등에는기존에국가연구개발사업을통해개별적으로획득된시퀀싱데이터들이많이산재 - 대개수십명에서수백명정도의환자나일반인을대상으로전장유전체를분석하거나암유전체를분석한데이터들로, 이를다모으면수만명규모의 DB를구축할수있음 - 이러한기존데이터를모아서관리하고연구자들에게서비스하는방안을검토할필요가있음

40 xxviii 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 제도보완 제언 환자동의서 : 생명윤리법보완필요 유전정보자체가가치를창출하는맞춤의료시대에맞춰유전정보의상업적이용에대해환자동의서의내용을구체화할필요가있음 - 기존환자동의서에는특허등에대한권리주장을할수없다는내용만포함되어있는데, 이보다구체적으로자신들의유전정보가새로운수익창출에직접적으로기여할수있다는사실을충분히인지한이후에동의서에서명할수있도록내용을개선할필요가있음 제언 과대광고방지 : 생명윤리법보완필요 검사자가의뢰자에게동의서를받거나유전자검사결과를전달할때유전정보에기초한예측의한계를정확히인지할수있도록제도적장치마련필요 - 유전정보에대한확대해석이나과도한의존은잘못된결정을초래할수있음 - 유전자검사종류에따라분석적유효성이나임상적유효성이차이가있으며, 아직까지는가족력이나질병징후와함께보조적으로활용될수밖에없음을명확히할필요가있음 제도와관련한논의필요 제언 바이오뱅크구축 : 논의필요 대규모바이오뱅크의구축과관련하여서는이러한시스템이어떤유용성이있는지에대한충분한논의가선행되어야함 - 유전정보가유용하게활용될수있도록시스템을구축할수있는역량, 전문성, 지속가능성등의측면을고려하여바이오뱅크의주체를결정할필요가있으며, 또한바이오뱅크구축의유용성을충분히논의할필요가있음

41 요약 xxix - 개인연구자나기관이구축한유전정보와의료정보데이터의활용방안에대한논의도필요하며, 유전정보를익명화할때의방법, 수준등에대한보다명확한가이드라인을마련해야할필요도있음 제언 비의료기관에서실시하는유전자검사에대한규제 : 논의필요 비의료기관에대한규제가의료기관에비해느슨하고인력의전문성기준이낮아규제를강화해야한다는논의나주장을검토할필요가있음 - 비의료기관에서실시되는유전자검사의정확도에대해유전자검사평가제도가실시되고있지만, 유전자검사기관의평가결과에따른법적구속력이약하고임상적유효성을평가하지못한다는한계가지적되고있음 - 반면, 비의료기관은유전자검사기관등록이실질적으로는신고제가아닌허가제로운영되고있어법적으로금지되는 19 개유전자검사이외에도과학적근거불충분등을이유로들어유전자검사를실시하기어렵다고주장함 - 의료기관에비해비의료기관에적용되는규제가미흡하다는주장이있는반면에비의료기관은실질적으로제도적장벽이존재한다고주장하는상황 - 이에유전자검사를시행하는의료기관과비의료기관의특성을감안하여비의료기관에적용되는규제를정비할필요가있음 제언 질병예방유전자검사규제 : 논의필요 질병예방유전자검사에대해서는보다허용적인접근이필요함 - 기술이급속하게변화하며과학적타당성이빠르게향상되고있어, 현재생명윤리법에서규제하는것처럼과학적타당성이약한유전자검사를금지하는규제방식은변화가필요한것으로보임 - 일부유전자검사에대해서는보험이이미적용되고있으나예측을위한유전체검사는아직까지보험기준이마련되어있지못한상황으로, 예방측면의유전자검사를건강보험제도에포함시키는부분에대한논의가필요

42 xxx 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 교육및홍보 제언 맞춤의료관련교육, 홍보, 정보제공확대 약물유전체학과맞춤의료에대한소비자인지도수준이높을수록개인유전체검사등을활용할의향이높기때문에교육, 홍보, 정보제공확대가필요 - 개인유전체분석이건강관리, 질병예방, 효과적약물치료에활용되는다양한사례들에대한홍보, 맞춤의료및개인유전체분석에대한교육, 정보제공등의노력이필요

43 제 1 장서론 1 제 1 장 서론 제 1 절연구의배경 1. 맞춤의료는무엇인가? 질병을치료하는의학기술의발달로기대수명이연장됨에따라이제는얼마나건강하게사느냐가중요한이슈가되었으며, 질병발병전예방및건강관리, 그리고질병발병후효과적치료를통한의료비절감의필요성도높아지고있다. 이러한환경변화와더불어유전정보인 DNA 해독기술의발전, 유전정보와질병발병간의관계에대한생물학및의학지식이축적됨에따라개인의고유한유전적특징을활용하여질병의진단과치료, 예방과건강관리의효과성을높이고자하는의학적노력도점차증가하고있다. 맞춤의료 (personalized medicine) 는이러한배경에서보건의료분야에서새롭게부각되고있는분야이다. 맞춤의료관련문헌들에서는맞춤의료를범위와관점에따라매우다양하게정의하고있는데, 개인의어떤요인을고려하여 ( 유전적요인, 환경적요인, 개인의생태적특성등 ), 어떻게활용 ( 진단, 치료및약물선택, 예방 예측 건강관리등 ) 하느냐에따라정의는다소차이가있다. 맞춤의료는의료적처치를각환자의개인별특성에맞추는 (tailoring) 것을의미한다. 이것은문자그대로한환자만을위한의약품이나의료기기를개발하는것은아니고, 개인들을특정질환에걸릴가능성과특정치료에반응할가능성에따라몇개의하위그룹으로구분하는것을의미한다. 이를통해효과를얻을수있는집단에만예방및치료를집중할수있고, 그렇지않은집단이겪을부작용과비용을줄일수있다 (PCAST, 2008: 1; 하태정외 (2013) 에서재인용 ) 맞춤의료는대략적으로예방부터, 진단을통한치료, 치료후추적관찰까지모든단계에서가능한한개인의차이를반영하는맞춤형헬스케어이다 (ESF, 2012: 13)

44 2 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 맞춤의료는질병의예방, 진단, 치료를위해개인의유전자, 단백질, 환경에대한정보를활용하는의학의형태이다 (National Cancer Institute) 1) 맞춤의료는흔히적절한시점에, 적합한사람을위한, 적절한치료로정의된다. 이는모든사람이그들에게특화된치료를받는다는것을의미한다 맞춤의료는게놈및프로테옴과학을이용하고웰니스와컨슈머리즘의트렌드를활용해서질병예방과건강관리의맞춤서비스를제공하는것을의미한다 (PWC, 2009: 8) 엄격한기준을적용한다면맞춤의료는환자각각을위한개인화된의약품이나치료법등을의미하는것이라고주장할수도있다, 현재통상적으로공유되고있는맞춤의료의개념은유전자나단백질등개인의생체정보를활용, 그에맞추어적시에효과적인예방및치료활동을제공하는제품이나서비스를의미한다 ( 고은지, 2010: 44) 하지만기존의의학이전체인구집단을대상으로질병발병이후치료및대응에중점을둔것과는달리, 맞춤의료는전체인구집단보다는개별개인을중심에두고개인의특성, 특히유전정보를활용한맞춤형진단과치료, 그리고질병의예측과예방에중점을두고있다는점은맞춤의료관련문헌들에서공통적으로확인할수있다. 한편, 맞춤의료의범위가포괄적이기때문에맞춤의료를의미하는용어도매우다양하게사용되고있는데, 예컨대 < 표 1-1> 에서처럼개인맞춤형치료나약물선택을의미하는용어 (customized drug therapy, genomic medicine or genotype-based therapy, individualized or individual-based therapy, tailored therapy, rational drug selection 등 ), 정보기반의학 (information-based medicine), 통합적혹은시스템의학 (integrated healthcare, systems medicine), 예측의학 (predictive medicine), 체 (omic) 학기반의료 (pharmacogenomics/pharmacogenetics/pharmacoproteomics 등 ) 등도맞춤의학을의미하는용어로사용이되고있다. 1) National Cancer Institute (

45 제 1 장서론 3 < 표 1-1> 맞춤의료와관련된주요용어 용어 Customized drug therapy Genomic medicine or genotype-based therapy Individualized or individual-based therapy Information-based medicine Integrated healthcare Omics-based medicine: pharmacogenomics / pharmacogenetics / pharmacoproteomics Predictive medicine Rational drug selection Systems medicine Tailored therapy Translational medicine 자료 : Jain(2009), p.2. 이상에서살펴본것처럼맞춤의료를바라보는관점은다양하나본연구는개인의유전정보분석을시작으로 2), 이를활용하여질병진단과맞춤형치료에적용하는활동, 약물유전체학에기반하여효과적약물선택과투여량을결정하는활동, 질병의발병가능성예측이나이에따른예방적활동, 유전정보를토대로건강관리에활용하는활동등개인의유전정보를질병진단및맞춤형치료, 약물유전체학에기반한적용, 질병예측 예방및건강관리등에적용하는의학적실천을유전체기반맞춤의료 (genome based personalized medicine) 로정의하고자한다 3). 그리 2) 즉, 앞서일부문헌에서는질병이나건강에영향을미치는개인의생태적특성, 환경적요인등을고려하는의료적활동도맞춤의료로정의하였으나, 본연구에서는개인적, 환경적요인을제외하고, 개인의유전정보를의료에활용하는활동을유전체분석기반맞춤의료로정의하고이를기초로연구범위와내용을한정한다. 3) 유전정보를의미하는용어와관련하여본연구에서는 DNA, 유전자, 게놈 ( 유전체 ), 유전정보등몇가지용어가사용되며일부는혼용된다. DNA, 유전자, 게놈은모두개인의유전정보를의미하나, 의미의범위에는다소차이가있다. 이에이들용어에대한정의를다음과같이소개하고자한다. DNA : 생물의유전정보를저장하는물질 ( 위키피디아, 유전자 (gene) : 유전의기본단위로 DNA 서열가운데정보를갖는부분. 즉, 유전형질의단위가되는것 ( 위키피디아, 게놈 (genome, 유전체 ) : 한개체의유전정보총합으로, 인간게놈은한인간개체를만들기위해서필요한모든유전자들과유전자바깥부분을포함하는약 30억쌍정도의모든 DNA 염기서열을의미한다. ( 위키피디아,

46 4 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 고이러한정의에기초하여본연구의맞춤의료에대한연구범위와논의를한정하고자한다. 본연구에서다루게되는개인유전체 / 유전자분석기반맞춤의료는단순화해보면 [ 그림 1-1] 과같이 DNA 시퀀싱부터유전체정보를의료에적용하는과정까지를포함한다. [ 그림 1-1] 개인유전체분석을통한맞춤의료적용의과정 자료 : 연구진자체작성 개인의유전정보를해석하기위해서는우선개인의 DNA 염기서열을해독해야한다 4). 시퀀싱은 DNA 를구성하는 4가지염기가어떠한순서로배열되어있는지를분석하는과정으로, 최근의시퀀싱방법은전체 DNA 를짧게나눈후개별 DNA 를시퀀싱하고이후여러조각으로나누어시퀀싱한 DNA 염기서열정보를모아전체 DNA 정보로통합하는과정을거친다 5). 게놈이해독되면이후단계에서는획득한유전정보가가지는의미있는정보를분석 해석하는과정 ( 예를들어특정질병관련유전자를찾는등 ) 을거치게되고, 해석한유전정보를유전정보와질병간관계를밝힌기존생명및의학적지식이나개인의의료기록등과결합함으로써의료활동에적용할수있는다양한의학적정보를도출하게된다 6). 이렇게해석된개인의유전정보는최종적으로질병진단및맞춤형치료, 질병위험예측, 건강관리등에 4) 본연구에서는 DNA 염기의서열을밝히는것을 해독 이라는용어로사용하고 ( 예, DNA 염기서열해독 ), DNA 염기서열해독으로부터의미있는정보를분석하는것을 해석 이라는용어로사용한다 ( 예, 의미있는유전자를찾는등유전정보를해석 ). 5) 이러한과정에대해서는제2장의내용을토대로하였으며, 제2장에서세부적인내용을자세하게다룬다. 6) 이러한과정에대해서는제2장의내용을토대로하였으며, 제2장에서세부적인내용을자세하게다룬다.

47 제 1 장서론 5 활용이되어개인유전체기반맞춤의료가가능해진다 7). < 표 1-2> 는맞춤의료가보건의료분야의연구개발과임상활용등다양한분야에활용되는사례를보여준다. 표에서정리된것처럼맞춤의료는기초연구, 약물검색및개발, 전임상연구, 임상연구, 임상적용, 건강관리등보건의료의다양한영역에서그역할을할수있다 < 표 1-2> 맞춤의료의역할 구분 기초연구 약물탐색및개발 전임상연구 임상연구 임상적용 건강관리 내용 맞춤의료는질병의유전변이를식별하고특정치료법을위한진단과후보물질의작용경로를식별하는바이오마커및생화학적경로를발견하는것과연계 맞춤의료는약물대사와새로운치료법에대한반응도고려 맞춤의료는예측가능한정보를활용하여인구집단의특정하위그룹에적용될수있는안전하고도효과적인약물치료를개발하는접근법을제공 맞춤의료는새로운약물이세포수준에서어떻게작동하는지를예측하는데활용 맞춤의료는약물개발경로를미리예측할수있는전임상시험의접근법을제공 임상 0 상에서잠재적약물후보의생물학적혹은약리학적연구를위해미량의약물을개인에게투여하는과정이진행될수있음 현미경관찰법이나이미징등보다개선된도구를활용하여, 어떤약물후보가가장적합한수용체결합이나반응속도, 혹은대사매커니즘을가지는지를식별하는전임상시험이수행될수있음 맞춤의료는특정한치료법개발에있어개인의유전성향을반영하므로보다효율적으로, 안전하게, 적은비용으로, 더욱빠른결과를제시 임상시험의초기결과를근거로하여임상시험을재설계하는적응적임상시험 (adaptive clinical trials) 이개선될수있음 맞춤의료는임상시험동안비효과적이거나부작용이발견된약물의재도입을위한수단을제공 맞춤의료는진단과치료의연계활용을통해의사가환자에게보다적합한맞춤형약물치료를제공 진단기술및임상유용성의개선은맞춤의료로나아가기위해필요한핵심요소 맞춤의료는국민보건향상을위한새로운접근방식을제공 특정질병에대한소인을가진개인을식별 질병의조기발견에따른치료성과의개선 질병과정의예측 특정약물에효과를얻을가능성이가장높은환자를식별 의약품부작용에대한위험이증가될가능성이큰환자를식별 치료를조절하기위한목적으로치료에대한반응을모니터링 약물치료비용 - 효과성제고 자료 : Battelle Technology Partnership Practice (2010); Branzén (2013), p.22 에서재인용 7) 맞춤의료의다양한영역은제 3 장의내용을토대로하였으며, 제 3 장에서세부적인내용을자세하게다룬다.

48 6 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 2. 맞춤의료가주목받는이유는무엇인가? 8) 개인의유전정보에기반한맞춤의료가보건의료분야의새로운패러다임을제시할것으로기대되는이유는무엇보다맞춤의료가사람들의삶의질을높일수있는기술이라는점때문이다. 이는개인의유전체기반맞춤의료가질환의정확한진단을가능케하고, 특정치료및치료제에적합한혹은적합하지않은환자의선별을통해맞춤형치료를가능케하며, 또한질환의조기발견혹은예방을가능케하여이전보다더욱효과적으로건강관리에기여할수있기때문이다. 특히현시점에서맞춤의료가태동하고그중요성이높아지는것은맞춤의료실현에필요한과학기술이발전하고있으며또한맞춤의료에대한사회경제적수요도증가하고있기때문이다. 과학기술측면에서는염기서열분석기술의발달로개인의게놈을해독하는데필요한시간과비용이단축되고있으며, DNA 염기서열등복잡한데이터를분석하는정보처리기술도점차발전하고있다는점이맞춤의료실현에중요한동인이되고있다. 또한인간의염기서열이분석된이후, 유전정보와질병, 질환, 건강간의관계를밝히는다양한기초생명및의학연구들이진행이되면서유전정보를맞춤의료에적용할수있는지식도점차증가하고있다. 물론아직까지는많은질병과연관된유전자변이등에대한충분한이해가부족하고, 유전정보보안기술등의발전도필요하나, 향후관련기술의발전과연구결과의지속적축적은맞춤의료실현을더욱가속화할것으로기대할수있다. 한편, 사회경제적으로는건강수명을연장하고의료비지출을절감할수있는방안으로맞춤의료가주목받고있다. 의학기술의발달로기대수명 ( 평균적으로생존할수있을것으로기대되는생존년수 ) 은증가하였으나, 기대수명중아프지않고건강하게살아가는기간을의미하는건강수명은기대수명과여전히격차가있는상황이다. 맞춤의료는질병발병후치료라는기존의료의대응방식과는달리발병전에질병이나질환을발견하여적절한대응을하는등질병발병을줄이는데기여할수있으며, 아울러질병발병후에도질병치료의효과성을높일수있기 8) 하태정외 (2013) 의 제 4 장헬스케어산업혁신전망 : 맞춤의료를중심으로 의내용을토대로작성함

49 제 1 장서론 7 때문에건강수명을늘려기대수명과의격차를줄이는데기여할수있다. 이와더불어맞춤의료는현재공공및민간의비용부담증가로이어지는의료비지출의감소에도기여할수있는데, 앞서살펴본맞춤의료의의학적적용이잘이루어진다면환자에게맞는효과적치료제및치료방법선택으로불필요한약제비나치료비를줄일수있으며, 아울러질병발병을줄여질병치료에필요한비용을줄일수있는등의료비절감의효과적인방안이될수있다. 제 2 절연구의목적과내용 1. 연구의목적이상에서살펴본것처럼개인의유전정보에기반한맞춤의료는건강한삶의추구와삶의질향상에기여할수있고, 새로운의료패러다임을제시하여사회적, 경제적으로도많은기여를할수있는분야이다. 그러나맞춤의료가이러한장밋빛전망을실현하여기존의료체계를변화시키고보편화되기위해서는아직극복해야할기술적, 조직적, 제도적, 사회문화적과제들도여전히많다. 예컨대기술적측면에서는개인게놈분석의비용과시간은단축되고는있으나, 유전자와질병간관계에대한더정확한지식의축적이필요하여아직까지는많은질병에대한진단 치료, 예측 예방에대한정보는주고있지못한상황이다. 특히국내의경우에는시퀀싱장비나시퀀싱역량부분에서는글로벌프론티어와비교하여볼때기술추격이필요한상황이다. 조직적측면에서는유전체기반의맞춤의료가새롭고다양한비즈니스모델을열어내기때문에, 병원, 제약기업등의료서비스제공조직외에도, IT 기업, 건강관리회사, 진단회사등이이러한변화에효과적으로적응하여다양한비즈니스모델을창출해야하는이슈가제기된다. 제도와규제측면에서는정보, 허가, 특허등의분야에서해결해야할이슈가제기된다. 우선맞춤의료의특성상수많은개인유전정보들이축적되고활용이되어야하는데, 민감한개인의유전정보를활용함에따라발생할수있는개인정보의

50 8 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 유출이나남용의가능성을막기위해개인의유전정보를어떻게수집 관리 활용해야하는지에대한정보문제가부각이된다. 아울러개인유전정보를통해얻어지는개인의건강에대한정보가고용, 보험등에서차별을유발하지않도록법 제도적장치를구축할필요성도제기된다. 또한맞춤의료로새롭게등장하는제품과서비스에대해어떠한기준을적용하여허가할것인가에대한문제, 그리고맞춤의료가보편화되면현재의사중심으로질병의진단, 처방, 치료가이루어지는의료전달체계가변할것인데이러한변화에따라법 제도적장치를효과적으로어떻게변화시킬지에대한이슈도제기된다. 한편, 유전체분석서비스가발전하면서유전자관련특허들이증가하는상황에서, 유전자특허의허용여부와범위를어떻게정할지에대한논의도필요하다. 사회문화적측면에서는맞춤의료가기존의료체계와는달리수요자 ( 소비자및환자 ) 가적극적으로개인의유전정보를건강관리에활용하는역할변화가필요하기때문에, 수요자들이맞춤의료를잘이해하고적극적으로수용할수있는지가중요한문제로제기된다. 특히개인유전체정보에기반한맞춤의료는결과의신뢰성과효과성, 개인정보보호의문제, 분석결과의오용과차별에대한문제, 비용과보험적용의문제등으로인해사회적으로수용되는데있어장애가조성될수있다. 이상에서살펴본것처럼, 맞춤의료는개인의유전정보를토대로한질병진단 치료, 질병의예측 예방을가능케하여건강수명의증대등국민의보건복지수준의향상과의료비절감및새로운비즈니스창출등경제적효과도기대할수있지만, 보편화되기위해서는현재상황에서는아직극복해야할기술적, 제도적, 조직적, 사회문화적과제들이여전히많은분야이기도하다. 이에본연구는맞춤의료가태동하는현재의상황에서맞춤의료라는신기술 신산업의태동과발전을준비하기위해필요한기술, 조직, 제도및규제, 사회문화적측면의과제가무엇인지를분석하고, 이를통해한국적상황에서맞춤의료시대를준비하기위한과제가무엇인지를모색하는것을연구의목적으로한다.

51 제 1 장서론 9 2. 연구의내용 연구목적달성을위해본연구는기술분야, 조직분야, 제도분야, 사회적수용성등크게 4가지주제를중심으로국내외적으로제기되는주요이슈와현황을분석하고, 이를토대로한국적상황에서각분야별시사점과발전과제를모색하고자한다. 각분야별로살펴보고자하는연구질문과주요연구내용은 < 표 1-3> 와같다. 구분연구질문주요연구내용관련장 맞춤의료기술분야분석 맞춤의료조직분야분석 맞춤의료제도분야분석 맞춤의료수용성분석 < 표 1-3> 연구질문과주요연구내용 맞춤의료관련기술체계는어떠한가? 국내외기술현황은어떠한가? 국내적상황에서는기술개발을위한어떠한노력이필요한가? 맞춤의료의주요조직과비즈니스모델은무엇인가? 현재국내외주요조직들의활동이나비즈니스모델은어떠한가? 맞춤의료가여는새로운기회에대응하기위한전략은무엇인가? 맞춤의료의실현에있어고려해야할규제와제도는무엇인가? 국내적상황에서향후맞춤의료실현에있어고민해야할규제와제도의내용은무엇인가? 현재한국소비자들은맞춤의료를수용하는데있어어떠한점을중요하게생각하는가? 맞춤의료가소비자에게수용및확산되기위해서어떠한노력이필요한가? [ 현황분석 ] 맞춤의료관련기술을포괄적으로검토, 분석 [ 진단 ] 현재국내외기술현황을살펴보고, 국내현황을진단 [ 과제도출 ] 핵심기술의개발이나혁신을촉진할수있는과제도출 [ 현황분석 ] 맞춤의료분야에서현재태동하는조직및비즈니스모델을의료, 공통기반, 웰니스영역으로구분하고현황을분석 [ 진단 ] 국내외주요주체들의비즈니스모델, 주요활동등을분석 [ 과제도출 ] 맞춤의료조직및비즈니스모델활성화를위한과제도출 [ 현황분석및진단 ] 맞춤의료실현과관련된규제와제도이슈등을포괄적으로검토, 분석 [ 진단과과제도출 ] 규제와제도내용중국내적상황에서향후맞춤의료실현에있어고려해야과제도출 9) [ 현황분석 ] 맞춤의료소비자수용성과관련된요인들을검토, 분석 [ 진단 ] 국내소비자들의맞춤의료에대한인식, 이해정도, 이용경험및의향, 태도등을설문조사를통해분석 [ 과제도출 ] 맞춤의료의소비자수용성확대를위해필요한과제도출 제 2 장 제 6 장 제 3 장 제 6 장 제 4 장 제 6 장 제 5 장 제 6 장 9) 규제나제도개선에대한구체적내용은산업의태동기에서는현실적으로제시되기어렵기때문에, 고려해야할이슈를중심으로검토, 분석하고시사점을도출하였다.

52 10 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 본연구의구성은다음과같다. 제1장에서는본연구의주제인맞춤의료의개념에대해살펴보고, 연구의배경, 연구의목적과주요내용에대해설명한다. 제2장에서는맞춤의료기술체계를개념화하고, 각분야소개와현황분석을통해국내적상황에서고려할수있는시사점을도출한다. 제3장은맞춤의료로인해새롭게떠오르거나그역할이변모하는조직및비즈니스모델의이슈를살펴본다. 제4 장에서는맞춤의료실현에있어직면하는규제및제도적이슈를살펴본다. 제5장은국내소비자를대상으로맞춤의료의수용성에대한실증분석을수행한다. 마지막제6장에서는본연구의분석에따른한국적상황에서맞춤의료발전을위한과제를제시한다. [ 그림 1-2] 본연구의구성 제 1 장 제 2 장 제 3 장 제 4 장 제 5 장 제 6 장 서론맞춤의료의기술분야현황과시사점맞춤의료의조직과비즈니스모델맞춤의료의제도적이슈와시사점맞춤의료소비자수용성분석맞춤의료발전을위한과제

53 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 11 제 2 장 맞춤의료의기술분야현황과시사점 제 1 절개요 1. 개요최근맞춤의료에대한관심은단순히바이오및의료산업차원에서뿐만아니라경제성장에기여할수있는새로운먹거리즉, 신산업측면에서도점점높아지고있다. 하지만이러한관심에도불구하고아직맞춤의료에대한개념이나영역은구체화되지못하고모호한실정이다. 따라서그깊이나너비를떠나맞춤의료의개념과영역에대한연구가다양한관점에서충분히논의되는것은매우바람직하다고볼수있다. 본장에서는전체연구에서제시한맞춤의료의구분체계인기술, 제도, 산업의관점중기술부문에대해체계적인접근을시도하고자한다. 비교적구체적인유형을가지고있다고볼수있는맞춤의료의기술부문에대해서는국내외다수의문헌들이존재하지만명확한개념이나범주에대해서는아직합의에이르지는못하고있다. 이는맞춤의료의기술분야가가지고있는융합혹은복합적인색채에기인한다고볼수있다. 맞춤의료기술은용어에서연상되는바이오기술, 의료기술혹은제약기술뿐만아니라 IT 분야의빅데이터구축및처리기술, 소프트웨어기술, 생명정보학관련기술등을모두포괄하고있다. 특히, 현재존재하는기술뿐만아니라미래에는더다양하고새로운분야의기술들이융합될수있는현재진행형의분야라는점에서체계를잡기에더욱어려울수있다. 따라서맞춤의료산업의진흥과활성화를위한시사점을도출하기위해서도기술분야의체계를살펴보는것은매우중요하다고할것이다. 본장은현재까지유전체분석기반맞춤의료분야에존재하는기술들을중심으로맞춤의료기술체계를정립하고현황분석을통해시사점을도출하고자한다. 이러한시도는연구적가치뿐만아니라선제적제도정립, 산업화유도및체계적인인력양성등맞춤의료와관련한이해력과응용력을향상시키는데도움이될수

54 12 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 있을것이다. 2. 맞춤의료기술체계맞춤의료는기존의의료및바이오분야에속하지않던다양한기술들이결합되어새로운서비스를만들거나기존서비스의진화를유도하고있다. 따라서기술구분에있어서도기존의바이오분야기술종류, 혹은의료분야의기술종류를가지고구분하기에는한계가존재한다. 특히기술이라는시드 (Seeds) 를통해서비스를창출한다는점에서단순히기술만을가지고구분을하는것은분야에대한이해도를저하시킬수있다. 특히기존에도맞춤의료에대한기술리뷰는많이존재했으나대부분자신이종사하는연구분야만을중심으로파편적으로진행되어, 해당기술종사자에게는최신연구흐름을보는데유용할수있으나맞춤의료에대한개념을정립하고균형잡힌이해를하는데에는다소부족함이존재하였다. 따라서맞춤의료를단순기초연구차원이아닌하나의산업으로서활용하기위해서는전체체계를볼수있는전반적인기술분야구분이먼저선행되는것이필요할것이다. 본장에서는큰관점에서의서비스를기준으로두가지분야로분류를한뒤각분류를중심으로내부적인서비스진행과정에따라기술분류를시도하였다. [ 그림 2-1] 은본연구에서사용한맞춤의료기술의구분방식을보여준다. 먼저, 직접적인의료행위를수반하는지여부에따라생명정보기술과바이오및의료기술로구분하였다. 생명정보기술이란생명과학분야기술과정보처리기술이융합된분야로단순히생명과학분야의정보들을해독처리하여진단으로서의가치판단이아닌정보처리결과를제시해주는기술분야를의미한다. 다시말해, 예전에는생명과학실험결과를하나하나봤지만현재는과학기술의변화와함께분석할데이터가커져서정보학을활용하여대량분석을수행하는기술이라할수있다. 이에반해바이오및의료기술은생명과학분야혹은의료분야의계측및진단결과를바탕으로가치판단을제시하는진료적의미의서비스와연계된기술들이라볼수있다. 이와같은두가지영역으로의분류는단순히최종서비스관점에기반한것으로이들모두는맞춤의료의큰영역안에포함된다. 즉, 상호간의기술적흐름과서비

55 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 13 스적흐름은모두존재할수있다. 그림에서이와같은흐름은단순화된화살표로표시하였다. 주요구분에따른구체적인기술의분류및흐름은다음과같다. [ 그림 2-1] 맞춤의료기술의구분 자료 : 연구진자체작성 먼저, 생명정보기술은정보처리의기반이되는데이터마이닝을위한유전정보시퀀싱기술을필요로한다. 유전정보시퀀싱에따라축적된개인의유전정보는데이터베이스화되어구축, 보안, 관리기술등이포함된빅데이터처리연관기술을통해풀 (Pool) 로구축된다. 이후구축된자료를분석하는다양한쿼리들에따라소프트웨어적인데이터처리가이루어진다. 다음으로바이오및의료기술의경우는생물학적인연구, 혹은개별환자들에대한임상연구, 각종질환등에대한기초연구기술들을포함한다. 이와같은기초연구성과들을토대로약물이나바이오마커등이개발되면이를질환의진단과치료에활용하는서비스로이어진다고볼수있다.

56 14 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 [ 그림 2-2] 맞춤의료기술및관련프로젝트체계 자료 : 연구진자체작성 위의그림은앞서살펴본맞춤의료기술들을맞춤의료전반의진행과정에맞춰해당영역을표시한체계를보여준다. 먼저생명정보기술의하드웨어의경우는전장유전체분석기반맞춤의료의시작점이라고할수있는시퀀싱을중심으로분석된데이터를보관하고관리하는장비까지를포함한다. 소프트웨어의경우는시퀀싱된데이터를저장및분석하는기술과의료정보와의결합을통해다양한솔루션으로활용될수있는정보를만들어내는영역까지를포함한다. 다음으로바이오및의료기술의경우주로생명과학의기초기술에해당하는영역으로진단과산업활용에필요한근거를연구하는영역혹은표적등을연구하는영역을의미한다. 진단및응용기술의경우는기초영역에서확인된바이오마커와같은지표를활용하여직접환자에대한진단혹은처방을하는영역과웰니스분야로활용되는영역을포함한다. 마지막으로국내외프로젝트에서는현재까지국내외에서다양하게수행되어온맞춤의료관련프로젝트의영역과범위를표시하였다. 다음절부터는위의체계에맞춰자세한세부내용및시사점을살펴보고자한다.

57 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 15 제 2 절생명정보기술 생명정보기술은크게전장유전체를분석하는시퀀싱기술과유전정보를처리하는기술로나눌수있다. 인간의전장유전체를분석하는시퀀싱은독립적인연구소 ( 랩 ) 단위에서수동으로시행될수도있으나산업화된환경에서는자동분석을하는하드웨어즉, 디바이스를통해고속시퀀싱을수행한다. 따라서시퀀싱기술은일반적으로시퀀싱장비를만드는하드웨어기술을의미한다고볼수있다. 인간의전장유전체정보는시퀀싱장비를통해분석되어텍스트파일형태로변환되게된다. 유전정보처리기술은시퀀싱되어저장된텍스트파일의개인유전체정보들을모아서빅데이터를구축하고각종분석을수행하여정보를만들어내어소비자에게전달하는역할을수행한다. 따라서유전정보처리기술의핵심은소프트웨어기술이라고볼수있다. 이와관련된소프트웨어기술은일반적으로유전정보를처리하는데필요한기본도구로서의플랫폼을의미하는미들웨어기술과다양한분석을수행하는어플리케이션소프트웨어기술로다시구분할수있다. [ 그림 2-3] 맞춤의료관련생명정보기술 자료 : 연구진자체작성 시퀀싱기술은기본적으로 DNA 를구성하고있는아데닌 (A), 티민 (T), 구아닌 (G), 시토신 (C) 의 4가지염기서열을읽는기술이다. 따라서유전학은물론 DNA 를비롯하여여러나노크기단위의물질들을이해하기위한분자생물학적지식이매

58 16 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 우중요하다고할수있다. 그외에도분리한 DNA 조각을검출하기위해광학기술이동원되고, 검출된정보를컴퓨터상에출력하기위해정보처리기술이사용된다. 또한시퀀싱과정전반을자동으로수행하기위한기계공학적지식이사용된다. 시퀀싱기술은인간의전장유전체 (whole genome) 를분석하기위한용도로사용되며, 현재대중화에이르기까지남아있는과제는보다저렴한가격에제공할수있을만큼비용을절감하고분석결과의정확도를높이는일이다. 유전정보처리기술은시퀀싱을통해얻어낸개인의유전정보를바탕으로특정질병에걸릴가능성이나특정약물에대한감수성혹은유전적조상과같은유전정보와관련된기타모든서비스를제공하는데필요한기술이다. 가장기본이되는것은생명정보학과소프트웨어공학으로서이들은방대한유전정보내에서패턴을찾고유의미한정보를이끌어내는분야이다. 1. 하드웨어 : 시퀀싱장비가. 시퀀싱기술과맞춤의료지구상생물체의유전물질 (DNA) 은공통적으로 A, T, G, C의 4종류염기로구성되어있으며, 특히인간의경우에는약 30억개의염기로구성되어있다. 한인간의염기서열전체를분석하는것을목표로 1990 년에시작되어 2003 년에완료된인간게놈프로젝트 (Human Genome Project, HGP) 이후, 개인의전장유전체분석은더욱가속화되었고비용과시간또한감소하였다. The $1,000 Genome 의저자 Kevin Davies는한개인이본인의유전정보분석을통한유전질환예측등의맞춤의료서비스를희망하는마지노선은대략 1,000달러수준이라고밝힌바있다 (Davies, 2010; < 표 2-1> 참조 ). 또한일반대중이자신의유전정보를보다손쉽게얻을수있게되면다양한환자들또는특이한표현형을가지는개인들이서로의유전체정보를공유하는환경이조성될수있다. 이는기존에는존재하지않던새로운방식의비교유전체연구를가능하게하여질병과유전자와의관계규명, 새로운약물개발등으로이어질수있다 ( 이태훈외, 2011). 따라서개인별유전정보에기

59 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 17 반한개인맞춤의료가현실화되기위해서는인간의전장유전체를보다저렴하고빠르게읽어낼수있는시퀀싱기술의발전이선결조건이라할수있다. 개인유전자분석비용이 1,000달러수준으로떨어지게되면본격적으로질환발병가능성예측및개인맞춤형신약개발등관련산업이부흥하고, 개인유전자분석서비스시장은약 100억달러이상으로성장할것으로추정된바있다 ( 선민정 임혜림, 2010a). 실제로인간게놈프로젝트이후수많은연구기관및생명공학벤처기업등에서향상된시퀀싱기술을선보이면서비용경쟁이일어났고, 머지않아 1,000 달러게놈시대가도래할것을예고하고있다 10). 연도주체기술소요시간비용 2000 인간게놈프로젝트컨소시엄 (Human Genome Project consortium) 2000 셀레라지노믹스 Sanger Sequencing Sanger Sequencing 10 년 30 억달러 4 년 3 억달러 2007 크레이그벤터연구소 Sanger Sequencing 4년 7,000만달러 2007 베일러의과대학 Roche 454 수개월 100만달러 2007 베이징게놈연구소 Illumina Solexa 수개월 50만달러 2009 스탠퍼드대학 2009 서울의대유전체의학연구소 2010 컴플리트지노믹스 자료 : Davies (2010) < 표 2-1> 인간게놈판독비용의감소 Helicos Heliscope Illumina Solexa Macrogen Complete Genomics 수개월 수개월 수개월 48,000 달러 3 만달러 4,400 달러 나. 시퀀싱기술의발달과정시퀀싱기술의역사는 1975 년 Frederick Sanger 의연구로거슬러올라간다. 당시 Sanger는 plus-minus 방법이라는최초의 DNA 시퀀싱방법을발표했는데 77 년에는이를개량하여현재잘알려진 chain termination 방식의 Sanger 방법 을 10) 자세한사항은본절 다. 최신기술동향및기업현황 부분참고

60 18 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 개발하였고, 이후 Maxam and Gilbert 등의학자에의해시퀀싱기술은지속적으로발전해왔다 (França et al., 2002). 물론이때개발된방식은맞춤의료의선결조건이라할수있는전장유전체분석 (full sequencing) 이아닌부분유전체분석이다. 그럼에도 Sanger 방법은제한된길이의 DNA 염기서열을결정하는가장오래된방식으로써현재의시퀀싱기술들에비해시간과비용이많이소모되지만, 비교적정확한방법으로알려져있다 (Bentley et al., 2008). 일반적으로세포의핵내에서 DNA 가복제되는원리는주형이되는 DNA 가닥에 DNA 중합효소가달라붙어 DNA 의기본적인단위가되는 dntp(deoxynucleotide triphosphates) 를붙여나가는방식으로이루어진다. 이때 DNA 조각하나하나가기존의긴사슬에이어붙을수있는것은, 기존사슬말단에위치하는 dntp의 3번탄소위치에있는 OH( 수산화기 ) 와새로추가되는 dntp의 5번째탄소위치에있는 PO3( 인산기 ) 가결합하기때문이다. Sanger 방법은 dntp의 3번탄소위치에있는수산화기를수소원자로치환한 ddntp(dideoxynucleotide triphosphates) 를이용하여 DNA 중합을중지시키는방법을이용한다. 4개의시험관에각시험관마다 4가지종류의 dntp 및특정 ddntp를준비하고, 분석하고자하는샘플을가지고중합반응을진행한다. 그렇게되면, 4개의시험관마다각기다른길이의 DNA 조각들이합성될것이고이를한데모아전기영동을하게되면길이가짧은조각부터긴조각까지차례대로분리되는것을볼수있다. 이정보를바탕으로 4개의시험관에해당하는전기영동이미지를분석하면 DNA 염기서열을결정할수있다 11). 2005년에이르러차세대염기서열분석법 (Next Generation Sequencing, NGS) 이등장하여기존의전통적인시퀀싱방법들에비해시간과비용을절감하게되었다 ( 이태훈외, 2011). 부분시퀀싱방법은인간게놈전체를분석하기에는한번에읽을수있는 DNA 길이가제한되어있다는문제가있었다. 이를해결하기위한하나의방식이샷건 (shotgun) 시퀀싱인데, 분석하고자하는게놈을서로겹치는부분이있게끔하여여러조각들로나누고, 이를각각시퀀싱한결과들을모아서겹치는부분을매개로하나의긴염기서열을얻는방식이다 (Venter et al., 1998). 이처럼 11) 이상본단락의내용은 Nelson and Cox (2008) 를참고하여작성하였다.

61 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 19 차세대염기서열분석법은짧은 DNA reading 이특징인데, 게놈전체를해독하기위해짧은길이의정보들을이어붙이는작업이필요하다. 문제는이과정에서에러가발생할가능성이생기는데, 이를보완하기위해여러차례반복하여시퀀싱을하게된다 (Hayden, 2009). 또한짧은길이의 DNA 정보들을모아 30 억개의달하는염기서열을정하기위해서는정보처리기술의비약적인발달을필요로하여컴퓨팅환경등과같은 IT 기술들의중요성이더욱커지게되었다 ( 이태훈외, 2011). 시퀀싱기술은이후에도다양한방식으로발전해왔는데, 기술적으로중요한공통적이슈로는다음의 5가지가있다 (França et al., 2002). 1 read length : 한번에읽어낼수있는 DNA 의길이를의미하고시퀀싱의효율성을나타낸다. 2 speed : 전체게놈을분석하는데걸리는속도를의미한다. 3 accuracy : 시퀀싱결과물의정확성을의미한다. 4 cost : 시퀀싱비용을의미한다. 5 automation : 시료준비및분석과정의자동화를의미한다. 이와같은이슈를만족시키고빠르고정확한분석을하기위해서는실험실단위의수동분리가아닌장비기반의기계적분석이필요하다. 이를위해등장한기계가시퀀싱장비이며, 현재는최신기술들이모두장비로구현되어판매되고있다. 다. 최신기술동향및기업현황앞서본바와같이한개의세포로부터추출한 DNA 로시퀀싱작업을하기위해서는우선해당 DNA 를증폭시켜야한다. 에러는이과정에서도발생할수있다. 특히인간배아와같이귀한세포추출물을이용하는경우에는적은양의 DNA 로부터분석하는기술이절실하다. 이러한현실을감안해볼때, 시퀀싱분야에서의당면한기술적과제는한번에보다긴염기서열을정확히읽는것이다. 한번에긴길이의 DNA 를읽는것은계통이매우비슷한미생물들을동정하는데에도매우효

62 20 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 과적일것으로기대되고있다. 왜냐하면거의모든유전정보가유사한대상을비교할경우에는짧은 DNA reading 방식에서발생할수있는에러가결과해석에장애가될수있기때문이다 (Hayden, 2013). 따라서시퀀싱장비들은이와같은한계를극복해가며발전해왔다. 시퀀싱장비의대표기업들은 Illumina, Life technologies, Pacific Bioscience, Oxford Nanopore technologies 등을들수있다 년을기준으로 2세대기술로는 Applied Biosystems, Illumina, Roche(454 Life Science), Helicos Biosciences 등의기업이대표적이었고, 3세대기술로는 Pacific Biosciences, Complete Genomics, Oxford Nanopore technologies 등의기업이대표적이었다 ( 조병성 김상우, 2009). 이중대표적인기업의기술인 2세대방식의 Illumina 와 3세대방식의 Oxford Nanopore technologies를중심으로기술적차이를살펴보면다음과같다. Illumina 의경우기본적으로샘플 DNA 를수억에서수천억개로복제한후, 여기에형광염료를이용하여표지한다. 이를카메라를이용하여촬영하면이미지를얻을수있고, 분석기는이미지상의정보를이용하여서열을결정한다. Illumina 의제품군내에서도기술력의향상은이어져 HiSeq 2500 과비교하여 HiSeq X는한번의분석에서보다많은양의 DNA 정보를시퀀싱할수있게되었고, 동일한 DNA 절편들을모으는기술을추가하여분석의속도를높였고, 이외에도카메라의촬영속도, DNA 증폭을담당하는중합효소 (DNA polymerase) 의속도등을향상시켰다 (Hayden, ). Oxford Nanopore technologies의기술은이와다르다. 한가닥의 DNA 를작은 pore 속으로당길때 DNA 가닥이 pore 를통과하면서이온전류를방해하는데, 이때염기별로방해하는정도의차이를검출하여염기서열을결정하는방식이다. 아이디어가처음제시된지는약 20여년이지났지만실제기술로구현된것은 2012 년 Oxford Nanopore technologies에의해서이다. 2년이지난 2014 년까지도상용화가지연되고있는것은 pore 를구성하는 membrane 물질을대량생산이가능한물질로대체하기위해서이다. Oxford Nanopore technologies 의 MinION 의경우에는 USB 크기의휴대용기기로서대형기계인 Illumina 의 HiSeq 과는타겟소비자가다르다 (Pennisi, 2014).

63 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 21 이처럼경쟁을통해기술력과장비모두발전은하고있으나산업내부에서는파산과인수합병이계속되고있다. 그결과 2013 년에는몇개의기업을제외하고는모두파산하거나인수합병되었다. Helicos Biosciences는 3세대장비를개발하는과정에서시퀀싱에러문제를해결하지못하는등기술적난관을겪었고, 매출부진속에고전을면치못하였다. Pacific Biosciences 역시재정적, 법적위기속에서경영진을교체하는등경영에어려움을겪은바있다 (Hayden, 2009; ). 염기서열분석장비시장의치열했던기술경쟁은 2013 년을기점으로조금누그러졌다. 지난몇년간이혁신적인시퀀싱원천기술의확보기간이었다면, 2013 년이후는개발된기술들을실제로제품으로구현하여상용화될수있게끔정교하게다듬는시기라고할수있다 (Hayden, 2013). 반면, 국내에는시퀀싱기술을기반으로염기서열분석장비를개발하는기업은없는것으로나타났다. 개인유전정보서비스를제공하는대부분의기업들은해외의염기서열분석장비를들여와분석서비스를제공하는데그치고있다. 대학이나연구기관수준에서부분적인연구는진행되고있으나글로벌선두그룹들과는차이가있다. 국내에서시퀀싱기술이발전하지못한것은요구하는기술력의수준에비해수요가많지않을것으로예측되어투자할요인이부족했기때문이다. 한편, 이들기업의제품들이빠른시간내에 1,000달러게놈시대를열수있을것인지에대해서도일부회의적인시각이존재한다. 예로써 2014 년 1월 Illumina 에서출시한 HiSeq X10 의경우, 한사람의전장유전체를 1,000 달러이하의비용으로시퀀싱하는데성공했다고알려져있다. 하지만여기서 1,000달러는기기를운영하는데필요한인건비와각종시약값, 전력비등을제외한값으로, 실질적으로소요되는비용은 1,000달러이상이라볼수있다. 여기에기기한대당가격이워낙고가라는사실까지더해져아직엄밀한의미에서 1000달러게놈시대가도래했다고보기는어렵다고결론내릴수있다 (Hayden, ). 따라서가까운시간내에실질적인 1,000 달러게놈시대를열기위해서는시장자체의자율적인발전보다는정책적인드라이브가요구될수있다.

64 22 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 라. 시퀀싱기술의국내도입현황국내에도입된시퀀싱기기의수는 2013 년 4월을기준으로 57 대이다. 이중 34대가민간기업의소유로, 국내에서의유전정보생산이정부주도가아닌민간기업에의해주로이뤄져왔다는특징을보여준다 ( 미래창조과학부, 2013). 기관 < 표 2-2> 국내시퀀싱장비보유현황 Illumina GAⅡ Illumina HiSeq2000/2500 SOLiD4 Roche GS FLX 마크로젠 민간 테라젠이텍스 5 민간 디엔에이링크 민간 NICEM 대학 한국생명공학연구원 출연 서울의대유전체의학연구소 대학 GIST 1 대학 DGIST 1 대학 포항공과대학 1 대학 가천의과대학 1 2 대학 연세대 1 대학 그외 합계 (57) 자료 : 미래창조과학부 (2013), 2013 생명공학백서 구분 그러나해외의유수기관들중중국의 BGI 는 166 개, 미국의 Broad Institute는 101 개를보유하고있어기관별데이터를통합하지않는이상데이터생산량에있어서현격한차이를보이고있다 ( 한국과학기술기획평가원, 2012). 즉, 국내의하드웨어수준은시퀀싱장비에대한연구기반은물론이거니와보유장비의수에있어서도절대적인열세에있음을알수있다. 따라서현재는장비자체의개발이나생산보다는장비의보유수를늘려서맞춤의료분야전반에전장유전체분석기반을마련하는것이보다현실적으로가능한일일것이다.

65 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 소프트웨어가. 유전정보처리기술유전정보의시퀀싱이보다저렴해지고빨라지면서개인의유전체정보는급격한속도로축적되고있다. 인간게놈프로젝트가완료된 2000년대중반이후부터 NGS 기반의시퀀싱기술이비약적으로발달하면서유전정보의생산속도가급격하게빨라졌다. 특히데이터저장용량및처리용량의증가속도에비해데이터생산속도가더빨라지게되면서기존의유전체정보처리방식으로는감당을할수없게되었다 (Stein, 2010). 컴퓨터의연산속도를향상시키기위해해당알고리즘을개선하는등의방법이동원되기도하지만, 한대의컴퓨터가가질수있는컴퓨팅파워는분명히제한적이다. 그보다는여러대의컴퓨터를병렬적으로연결하여작업을수행하는방식이훨씬데이터를다루는시간을단축시킬수있다 (Schatz et al., 2010). 따라서클라우드컴퓨팅과같은온라인기반의정보분산처리방식이유전정보과잉시대의해결책으로등장하게되었다. 이같은방법은유전정보의보안문제등이제기될수있는우려가있으나, 급증하는데이터의양을처리하고연구자들간의원활한정보공유를위해서는피할수없는흐름이될것으로예측된다. [ 그림 2-4] 클라우드컴퓨팅을활용한 DNA 데이터처리 / 관리 자료 : Schatz et al. (2010)

66 24 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 [ 그림 2-4] 에서볼수있듯이사용자가클라우드저장공간에자신이시퀀싱한결과를업로드하면, 클라우드내에서가상으로작동하는시스템 (ex. Hadoop) 에의해분산처리방식이시작되고여러대의컴퓨터들이동원되어표준게놈을바탕으로미정렬된시퀀싱결과들이맵핑된다. 그다음, 정렬된시퀀싱결과들을염색체위치별로자동으로뒤섞어서표준게놈과의비교를통해단일염기다형성 (Single Nucleotide Polymorphism, SNP) 을결정하고이를다시클라우드저장공간에저장하게된다. 사용자들은각자의컴퓨터를통해정보처리된결과를다시다운로드할수있게된다 (Schatz et al., 2010). 지난 2012 년 3월미국의국립보건원 (National Institutes of Health, NIH) 은 1000 genome project 의연구결과물을 Amazon의클라우드서비스를통해공개했다. 약 200 테라바이트의정보의양은기존에는엄청난양의컴퓨팅파워를가진연구자들만이접근할수있었으나, NIH는이를클라우드서비스를통해제공함으로써연구자들은정보접근이더욱용이해졌을뿐아니라개별컴퓨터에서는할수없었던막대한양의연산도가능해졌다. Amazon의경우대형연산기능을이용하는경우에대해요금을부과할계획이긴하나, 그럼에도불구하고이렇게클라우드서비스내에서정보를접근하여필요한연산을수행하는것이데이터저장장치를구비하고컴퓨터클러스터를갖추는것보다훨씬더저렴한것은두말할필요가없다 (Diep and Innovation News Daily, ). 국내에서도클라우드서비스기반의유전체분석서비스를제공하고자하는움직임이보인다. KT는 2012 년부터기존에보유하고있던클라우딩컴퓨터인프라를활용하여각연구자가방대한유전체데이터를분석할수있는플랫폼을제공하고있다 ( 블로터앤미디어, ). 이러한서비스들은대용량의저장공간은물론데이터처리에필요한기능들을한데모아제공하며, 분석결과를곧바로확인할수있도록간편한인터페이스를갖추고있다 12). 12) 게놈클라우드홈페이지 (

67 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 25 나. 유전정보보안기술빅데이터시대에들어서면서추출할수있는한개인의정보양이급격히증가하였고, 이는개인의정보를최대한보호하면서데이터의활용가치를높이기위한기술의개발을필요로하는계기가되었다. 비식별화기술은정보의일부또는상당부분을삭제또는대체하여, 다른정보와결합하더라도특정인을확인할수없도록하는기술을일컫는다. 가장대표적인방식으로가명처리, 범주화, 데이터마스킹등이있다 ( 디지털데일리, ). 한편, 앞서살펴본바와같이한개인의유전정보획득가격이급격하게하락하게되면서가장큰빅데이터중하나로불리는염기서열정보가화제의중심으로떠올랐다. 특히병원이아닌다른서비스기관으로부터저렴해진 DNA 시퀀싱을할수있게되면, 기존과같이의사를통하지않고도개인의의료정보를소유할수있게된다는점에서큰변화를예고하고있다. 더군다나유전체연구의추세가유전체정보의온라인공유로기반이이동하게되면서자연스럽게정보보안의문제가제기되었다. 하지만다른분야와달리유전정보는그양이방대한만큼비식별화를통한개인정보보안이사실상불가능하다. 일부의정보를삭제또는대체한다고하여개인의신원확인가능성을완전히차단할수가없는것이다. 또한기존의데이터비식별화방식에사용되었던방법들은이같은대용량의데이터를처리하는데적절하지않다 (Ayday et al., 2012). 더욱이개인의질병또는가계도와같이더욱민감한정보들을담고있기때문에더욱더각별한보안유지가요구된다고할수있다 13). Ayday et al. (2012) 은유전정보의보안이더욱각별한이유에대해서다음과같은이슈들을제기하였다. 우선유전질환들은현재속속밝혀지고있는중이고몇몇질환들은발병에서진행까지의과정까지규명되고있어, 이러한추세가지속된다면유전정보의획득만으로도한개인의특정질환발병가능성을상당히높은확률로예측할수있는시대가올수있다. 또한연구목적으로대중에게자신의유전정보를제공한사람들의경우, 사실상그들의친인척들의유전정보를상당수공개하는 13) 본절의본단락과이하단락의내용은 Ayday et al. (2012) 을토대로작성하였다.

68 26 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 셈이되어또다른문제들을유발할가능성이있다. 이외에도범죄수사나보험에있어서도한개인의정보를어디까지제공하는가와관련하여문제가발생할소지가충분히존재한다. 인터넷의발전과정에서시간이지남에따라각종바이러스와스파이웨어, 스팸등이증가한것과같이, 개인유전정보의대중화가실현되어사용자가확대될수록예상치못한심각한공격에직면하게될것은자명하다. 한편유전정보를충분히활용하기위해서는의료서비스제공자들또는연구자들이개인의유전정보를이용함에있어큰제한이있어서는곤란하다. 따라서유전정보보호기술의개발에있어서가장중요한이슈는개인정보의유출을최대한막으면서도데이터를이용해야하는주체들이활용하기에적절한수준의정확도와신뢰도를유지하는일이라할수있다 (Ayday et al., 2012). 의료서비스제공자를통해건강검진을받거나, 제약회사등에서약물유전체학을활용한맞춤의약을제공하기위해서는환자또는자원자의유전정보및의료정보를이용해야한다. 하지만유전정보의보호를위해서는개인의유전정보를온전히넘겨줄수는없다. 마찬가지로제약회사역시개발된의약품의유전정보를그냥노출시키기를원하지않는다. 따라서두이해관계자의목적을한꺼번에만족시키기위해서는유전정보의보관을제3의위치로한정할필요가있으며, 그곳에서암호화된방식을통해유전정보의연산이이루어져야한다 (Ayday et al., 2012). [ 그림 2-5] 에나타난것처럼유전정보의보안과처리를담당할중앙관리형센터로 Storage and Processing Unit(SPU) 을정하고, 이역할은클라우드컴퓨팅환경을제공할수있는민간기업이나정부, 비영리단체등이맡을수있다. 여기에개인의유전정보는암호화되어보관된다. 의료서비스제공자들은여기를통해유전정보데이터에접근하여원하는연구를수행할수있으나, 식별화또는정보의추출이불가능하여개인정보의보호가어느정도이루어질수있다. UC Irvine의 Pierre Baldi 연구팀은오로지본인만이유전체데이터에접근할수있도록하는것이최선이라보았다. 기본적인아이디어는일반적인암호화방식을통해열쇠를가진자만이유전정보및분석결과를열람할수있도록하는것이다. 이정도수준의암호화처리는데이터의양이상대적으로방대하다는점외에는기술적장애가없다고연구팀은밝히고있다 (MIT Technology Review, ).

69 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 27 [ 그림 2-5] Storage and Processing Unit(SPU) 자료 : Ayday et al. (2012) 다. 관련기업현황 2006년에서 2008년사이에는개인유전정보를시퀀싱하여소비자에게직접유전적특성을알려주는소비자직보 (Direct to Consumer, DTC) 업체들이생겨났다. 그중에서 23andMe 는 Anne Wojcicki가창업한기업으로가장먼저 DTC 업계를이끌었다. 그러나최근에는 FDA에서부정확한정보제공의위험성을우려하여규제를하고있는추세에있다. 뿐만아니라같은샘플을두고업체간분석결과의불일치현상등이보고되면서신뢰도에의문이제기되고있다. 미국의저널리스트 Kira Peikoff는 23andMe 와 Pathway Genomics, 그리고 Genetic Testing Laboratories (G.T.L.) 세업체에자신의유전정보분석을의뢰한결과, 상당한불일치가있었다고 New York Times 에기고하였다. 가령건선 (psoriasis) 의경우 23andMe 의결과는약 20.2% 의발병위험도를나타낸반면 G.T.L. 의결과는고작 2% 의값이었고, 류마티스관절염 (rheumatoid arthritis) 의

70 28 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 경우에도각각 8.2% 와 2.6% 로차이를보였다. 관동맥성심장병 (coronary heart disease) 이나제2형당뇨병 (Type 2 diabetes) 에대해서도위험정도에대한해석이달라소비자들의혼란을야기할가능성이존재하였다 (Peikoff, ). 2013년 11월미국 FDA 는유전정보분석서비스의정확도및영향을우려하여 23andMe 의질병예측서비스의중지를명령했고, Pathway Genomics 의테스트키트는 2010 년 5월온라인판매중지명령을받았다. 결과적으로 SNP 를이용해유전정보분석서비스를제공했던초기세대 DTC 업체들은제약회사에인수합병되거나서비스의범위가제한되는등위축되는모습을보였다. 이는국내외적으로아직민간 DTC 업체의안정적인정착이이루어지지않았음을시사한다. 단순측정기기인키트를생산하여납품하는것이나특정유전자하나만을채집하거나검사하는기업들은기존에도존재했다. 본연구의주제인맞춤의료전반을포괄할수있는전장유전체분석을통해의미있는결과를서비스하는진정한의미의 DTC 업체는아직도국내외에서해결되지않은이슈중하나이며, 이와관련한제도적이슈를되짚어보고기업의방향을모색하는것이매우중요할것이다. < 표 2-3> 사라져가는 DTC 업체들 23andMe decode genetics Navigenics Pathway Genomics 설립일 2006 년 4 월설립 2007 년 11 월서비스 1996 년설립 2007 년 11 월서비스 2007 년 11 월설립 2008 년 4 월서비스 2008 년설립 2008 년서비스 설립자 Anne Wojcicki Kari Stefansson David Agus Dietrich Stephan Jim Plante 비고 2013 년 11 월 FDA 로부터유전정보분석결과서비스중지명령 2009 년부도 2012 년 12 월미국생명공학기업 Amgen 에 4 억달러규모로인수됨 2012 년 7 월미국유전자시퀀싱업체인 Life Technology 에 5 억달러규모로인수됨 2010 년 5 월 FDA 는테스트키트의오프라인판매중지명령 현상태서비스중단상태서비스제공안함서비스제공안함온라인키트판매 자료 : 각업체홈페이지및신문기사를참고하여작성

71 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 주요이슈및시사점앞서유전체분석과관련한하드웨어와소프트웨어를포함하는생명정보기술의개요와기술에대한설명, 그리고관련국내외기업현황등을살펴보았다. 현재의기술동향과국내의상황등을토대로생명정보기술분야의국내정책적시사점은다음과같다. 첫째, 시퀀싱장비는국내의장비보급현황이나기술력, 연구현황등을고려했을때기술개발유인이부족하다고볼수있다. 즉, 시퀀싱장비산업의국산화나기업육성보다는현재부족한장비를많이확보하여분석을고속으로대량화할수있는체계를갖추는것이먼저선행되어야할것이다. 따라서국내에서추진중이거나향후맞춤의료관련프로젝트를추진할경우일정부분은장비를구입하여분석역량을확보하는부분이포함되는것이필요할것이다. 둘째, 소프트웨어분야의기업화와산업화는아직국내외적으로정착되지않았으므로빠른제도적대응을통해해당분야를선도하는것이필요하다. 현재의맞춤의료관련정책들은주로기술자체의개발이나연구혹은분석데이터의구축을중심으로이루어지고있다. 하지만맞춤의료분야가활성화되기위해서는궁극적으로는산업화가필요하며이를위해서는다양한기업이스스로생성되고발전할수있는제도적기반마련이시급하다. 특히, 소프트웨어분야는표준화된하나의소프트웨어를만든다기보다는기업별로각각창의적이고특성있는소프트웨어를만들어서비스화한뒤시장에서의경쟁을통해발전시키는과정이매우중요하다. 따라서국내개인유전자정보서비스 (Personal Genomic Service, PGS) 를제공할수있는기업들혹은이들을위한소프트웨어기업들이많이등장하고산업군을형성할수있도록제도적이슈, 그리고의료법관련이슈들을체계적으로검토하여창업환경을조성해야한다. 제 3 절바이오및의료기술 맞춤의료와관련된바이오및의료기술은앞서본생명정보기술만큼다양하다.

72 30 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 앞서본생명정보기술은전장유전체해독과분석에관계되는기술들로이루어진반면바이오및의료기술은특정유전자와연관된기초연구와진료로의활용이모두해당될수있다. 특히기초연구들은일반적으로학문적분야나특정한지표기술들로나누어진행되는경우가많으며, 진단과진료로적용시에는질병을중심으로적용되는경우가많다. 따라서본절에서는바이오및의료기술전반을기초연구분야의기술과질병중심의기술두가지로나누어보았다. 하지만기초연구분야기술, 질병중심의기술세부에해당하는학문및기술분야는매우광범위하다. 유전체를조금이라도다루어연구하는분야를포함할경우기초연구분야는일반적인생물학, 약학분야전반이모두포함되며, 질병중심으로보더라도수많은질병들이해당될수있다. 이러한분야의광범위한한계상본연구에서는기초연구분야와질병중심의분류아래세부기술은대표적인사례위주로서술하였다. 1. 기초및표적기술가. 표적치료 (Targeted therapy) 미국의국립암연구소 (National Cancer Institute, NCI) 에따르면암과관련하여표적치료란정상세포에해를입히지않으면서특정암세포를인지하여공격하는약물등을사용하는치료법이다 14). 일반적인질환의표적치료역시기존의치료방식과는달리질환의원인이되는부분만을선택적으로치료하는방식을일컫는다. 이와같은표적치료의개념이떠오르게된것은과거에는밝혀지지않았던질환의원인들이차례대로밝혀지면서치료라는개념이보다다양하고복잡한접근을필요로하게되었기때문이다. 유전자단위의분석이가능해짐에따라최종적인증상을위주로치료하던것과달리보다정확하고세밀한접근이가능해진것이다. 그러나표적치료가특정표적물질을타겟으로하는치료법만을의미하는가하면그렇지않다. 보다일반적인의미에서표적치료란질환이발생하는생물학적중요프로세스를표적으로하는모든형태의치료방법을포괄하는개념이다 (Sledge 14) National Cancer Institute (

73 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 31 Jr, 2005). 예를들어표적항암치료제의경우, 종양이자라거나인접세포로전이되는것과관련있는특정분자의기능을저해하는약물을의미하기도하고, 종양이성장하기위해필수적인혈관의생성을억제하는약물을의미하기도한다. 뿐만아니라특정부위의암세포를공격하도록면역체계를자극하거나암세포만을선택적으로괴사시킬수있도록독성물질에표지자를달아전달하는약물들도표적항암치료제의범주에포함된다고할수있다 (Sawyers, 2004). < 표 2-4> 는표적폐암치료제의예로써, 폐암이라는질환의발병, 성장, 전이등전과정에걸쳐작용하는다양한종류의맞춤형치료제들이개발되었거나개발중이다. 한편, 표적치료는유전자와같은특정원인물질및발병메커니즘을알고있더라도, 실제로임상치료에활용될수있는약물이나치료법이개발되지않으면무용지물이라할수있다. 그래서표적치료에서중요한또다른이슈는임상적타당성 (clinical validity) 이있어야한다는점이다 (Sledge Jr, 2005). < 표 2-4> 표적폐암치료제 Epidermal growth factor receptor(egfr) 표적 EGFR tyrosine kinase inhibitors (TKI) EGFR monoclonal antibody 표적치료제예 Gefitinib, Erlotinib 외 Cetuximab 외 Vascular endothelial growth factor(vegf) Bevacizumab ALK translocation 및 ALK 억제제 ROS1 translocation 및 ROS1 억제제 RET fusion 및 RET 억제제 C-met 억제제 FGFR1 amplification 및억제제 VEGF tyrosine kinase inhibitor and other multi-target agents K-ras Bevacizumab Cediranib, Sorafenib 외 Crizotnib 외 Crizotnib 외 Vandetanib, Cabozatinib 외 Erlotinib, Tivantinib 외 BGJ398, Dovitinib 외 Selumetinib 외 신호전달경로차단제 Immune checkpoint inhibitor 자료 : 안명주 (2014) B-raf PI3K Vemurafenib, Dabrafenib 외 BEZ235, BKM120 외 Iplimumab 외

74 32 개인유전체기반맞춤의료의현황과발전과제 기업 후보물질 적응증및타겟물질 개발단계 지원금액 SK바이오팜 YKP3089 난치성간질치료제 임상2상 72.9억원 대웅제약 DWP09031 오스코텍 - 한미약품 네오팜 부광약품 HM47000 NPS-1034 Apatinib Meslyate 자료 : 한국보건산업진흥원 (2012b) < 표 2-5> 국내기업맞춤형치료제개발현황 알츠하이머치료제 ( 아밀로이드베타의응집을억제 ) 류마티스관절염치료제 (SYK 억제기전 ) 비만및당뇨치료제 (GPR119 agonist) 분자표적항암제 ( 폐암암세포증진에영향을주는특정단백질의작용억제 ) 암세포성장및전이억제 (VEGF 를타겟 ) 임상 1 상 전임상 개발중 전임상 다국가 1 상전기 2 상임상 3 상 7 억원 4.6 억원 14 억원 선정후협약진행중 선정후협약진행중 나. 바이오마커 (Biomarker) 바이오마커는일반적으로생체내변화를검출할수있는단백질, DNA, RNA, 대사물질등의물질또는지표를의미하는데, 분야에따라정의는다소달라의료연구에서는생명체내에주입되어기관의기능을검사하거나건강상의문제를진단하기위해쓰이는추적가능한물질을의미하는반면, 유전학에서는특정질병을유발하거나질병에대한감수성과관련이있는유전자를의미한다 15). Biomarkers Definitions Working Group (2001) 에따르면바이오마커는객관적으로측정되고평가될수있어야하며, 체내에서안전하고측정이쉬워야하며, 각종처리에의해분자의수정이용이하고성 (gender) 이나인종 (ethnic groups) 에관계없이동일해야한다. 현재가장활발히연구되고있는바이오마커는유전자바이오마커이다. 질환별로는암에대한바이오마커를찾고자하는움직임이가장크고 (55%), 심혈관질환 (20%), 뇌신경질환 (16%), 자가면역질환 (7%) 등이뒤를잇고있다 ( 임춘화, 2013). 국내에서각종질병에대한바이오마커연구는비교적활발하게이루어지고있 15) 위키피디아 (

75 제 2 장맞춤의료의기술분야현황과시사점 33 다. 마크로젠은간염발생관련및유방암관련유전자바이오마커를개발중이고, 디엔에이링크의경우심혈관질환관련및아토피피부염관련유전자바이오마커를개발중이다. 그외에도많은생명공학벤처기업에서다양한질환에대한바이오마커연구를진행중에있고, 대다수는유전자바이오마커에집중되어있다 (< 표 2-6> 참조 ). < 표 2-6> 국내기업분자진단연구개발현황 기업 마크로젠 지노믹트리 씨젠 엠지메드 진매트릭스 서린바이오사이언스 SNPGenetics 디앤피바이오텍 프로탄바이오 차바이오메드 디엔에이링크 바이오메드랩 디지털지노믹스 개발내용 간염발생관련유전자질환마커, 유방암관련유전자발현을이용한질환마커 장암, 폐암, 위암, 자궁경부암, 간암에대한메틸레이션질환마커개발및유용성검증, 임상검증 ACP 와 DPO 기반동시다중진단법개발 감염성 / 유전성질환관련분자진단서비스사업및분자진단키트개발, 암유전자검사, 신규유전자마케발굴및신규분자진단법개발 RFMP 임상진단시스템, RFMP 유전자마커개발, HIV/ADIS-Theranostics 시스템 질병예측 DNA 진단키트개발, 암진단키트개발, 유전자다형성을이용한본태성고혈압의진단 당뇨합병증관련 SNP 질환마커 폐암감수성유전자마커개발, 폐암예후예측마커개발 폐암진단예후검증단백질마커개발및유용성과임상검증, 진단키트개발 HLA typing 검사, 혈전및혈액특수검사 심혈관질환관련 SNP 바이오마커, 아토피피부염관련치료반응예측용질환마커 자궁경부암진단용 HPV DNA 칩개발, 장바이러스진단용, 약제내성분석결핵군진단용, 성병진단용 DNA microarray 개발 위염관련유전자발현질환마커, 백혈병진단질환마커 자료 : 지식경제부 (2011); 한국보건산업진흥원 (2012b) 에서재인용