헬스케어의미래바꿀유전체의학속도내기시작했다 김은지책임연구원 ejkim@lgeri.com Ⅰ. 다시주목받기시작한유전체의학 Ⅱ. 유전체의학이바꿀미래의헬스케어 Ⅲ. 퍼스널게놈 (Personal Genome) 시대 Ⅳ. 해결되어야할과제들 Ⅴ. 맺음말 인간의설계도인유전체를분석하기위해야심차게시작한인간게놈프로젝트의결과가발표된지도 10 여년지났다. 유전체정보를손에넣으면인류가수많은질병으로부터해방될것이라는애초의장밋빛기대는아직까지실현되지않았고엄청난돈과노력의결과치고는그성과가미미하다는부정적인견해가주를이뤘다. 그러나최근몇년간유전체의학에대한관심이다시뜨거워지고있다. 시퀀싱기술의눈부신발달로유전체분석의속도, 정확도, 데이터처리량, 비용모두월등히향상되었고, 유전자기능에대한꾸준한지식의축적으로활용분야가더욱다양해졌다. 무엇보다도유전체정보를활용한질병치료와건강관리에대한대중의큰관심이유전체의학의강력한동력으로작용하고있다. 유전체의학은질병예방, 진단, 치료, 그리고관리등에활용될수있다. 개인의유전자정보에기반하여최적의약물과복용량등을결정해주는맞춤형치료제는이미의료현장에서활발히사용되고있다. 미래에는유전체정보를이용하여질병의진단뿐만아니라특정질환에걸릴가능성을예측하고이를예방하기위해개인에게최적화된운동이나식이요법등도고안할수있게될것이다. 경제적인측면으로보면, 유전자정보에기반한맞춤형치료제와예측을통한질병예방으로의료비용을획기적으로줄일수있다. 매년항암제사용에지출되는약 800 억달러중대략 75% 는효과를보지못하고낭비되고있고계속해서늘어나는만성질환자로인해헬스케어비용은지속적으로증가하고있다. 유전체의학은항암제와만성질환시장에서만으로도거대시장을만들어낼수있을것이다. 유전체의학의주도권을잡기위해세계는앞다투어달려가고있다. 영국은향후 5 년간 10 만명의유전체정보를분석하여건강지표로활용할계획이고, 중국정부의전폭적인지지를받아시작된 BGI 는전세계유전체데이터상당수를무서운기세로확보하고있다. 또한국제유전체의학표준을마련하기위해다수의국가와연구기관들이손을잡고글로벌콘소시엄을구성하여협력하고있다. 유전체의학의가능성은무궁무진하지만, 그이전에반드시해결되어야할이슈들도적지않다. 염기서열분석이더욱정밀해져야함은물론이고, 유전체관리및분석의국제적표준마련이시급하다. 또한개인정보보호를위한규제정비와유전체정보가야기할수있는윤리적인문제에대해서도깊은고민이필요하다. 국내에서도유전체의학에국가적차원의대규모투자가이루어질예정이며기업들도높은관심을보이고있지만다른나라에뒤쳐지지않기위해서는더많은노력이필요하다. 유전체의학이당장인류를모든질환에서해방시킬수는없겠지만그잠재력은미리가늠하기조차어렵다. 유전체의학이가져올미래에대한보다적극적인준비가필요한때이다. 2 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
Ⅰ. 다시주목받기시작한유전체의학 안젤리나졸리효과헐리우드의유명영화배우인안젤리나졸리는지난해 5월, 뉴욕타임즈에흥미로운기고문을게재했다. 56살이라는비교적젊은나이의어머니를난소암으로잃은그는유전자테스트결과자신이유방암및난소암발병과관련있는 BRCA 유전자 1 돌연변이를어머니로부터물려받았음을알게되었다. BRCA 유전자돌연변이는전체유방암환자의 5%, 난소암환자의 10~15% 에서만발견되지만이흔치않은돌연변이를가지고있으면평생에걸쳐유방암에걸릴가능성이약 55~65% 인것으로알려져있다 2. 졸리는아직건강한상태였지만암에걸릴까두려워하며살기보다는예방차원에서미리양쪽유방절제술을받는것을선택했다 3. 이러한유명인의다소충격적인고백은전세계적으로화제가되었는데, 개인유전정보의의학적해석과그에따른예방적조치가적절했는지에대한논쟁과는별개로유전자정보의의학적활용에대한대중의관심을크게높이게된, 이른바안젤리나효과 (Angelina Effect) 를야기했다. 1953년에 DNA의분자구조가밝혀진이후, 인간의 DNA 정보를읽어내기위해 15년간무려 30억달러를들여떠들썩하게시작했던인간게놈프로젝트가완성된지도어느덧 10여년이지났다. 프로젝트시작당시많은사람들은생명체의설계도인 DNA 정보만손에쥐게되면모든질병에대한해답을쉽게얻을수있을것이라기대했다. 그러나신의영역에대한도전이라고까지표현되었던인간게놈프로젝트가 2000년대초반에마무리된이후어마어마한규모의자본과리소스투입에비해실제파급효과는미미하다는부정적인시각이지배적이었다. 설계도를손에넣게되었지만정작그설계도가무엇을의미하는지는도통미스터리였던것이다. 인간게놈프로젝트가 2000년대초반에마무리된이후대규모의자본과리소스투입에비해실제파급효과는미미하다는부정적인시각이지배적이었다. LGERI 리포트 1 유전자손상을복구시키는 BRCA 유전자에돌연변이가발생하면유전자손상이축적되면서세포가비정상적으로분열을계속 하게되어유방암이나난소암이발생할가능성이높아지게됨. 2 American Cancer Society 3 My Medical Choice, Angelina Jolie, New York Times, 2013 년 5 월 14 일자기사 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 3
유명인들의유전자검사행보와언론보도를통해널리알려지게된유전체의학은능동적이며주체적인건강관리를원하는대중의욕구에더욱불을지피게되었다. 유전체학의미래는의학의미래 그런데최근몇년간유전체 ( 遺傳體 ) 4 의학에대한관심이다시뜨거워지고있다. 최근한보고서는인간게놈프로젝트의경제적효과가약 8천억달러에이를것이라추산했다 5. 이는게놈프로젝트종료이후에추가적으로알려진인간과기타중요생물체들의유전체정보의다양한활용가능성과이를뒷받침하는관련기술의발달및산업의형성, 그리고윤리 / 사회적이슈에대한성찰및규제마련등의측면을모두고려한 경제적효과이다. 불과몇년전에비해유전체의학에대한온도가확연히달라진이유는관련기술과지식의성숙뿐만아니라유전체의학에대한대중의높은관심이가장큰요인이라고할수있다. 기존의헬스케어산업에서대중, 즉환자는전문가인의사가제공하는의료서비스의수동적수혜자였다. 그러나인터넷등의 IT 기술의발달로전문적인의료정보를쉽게얻게되면서대중은건강관리와치료방법에대해그어느때보다도많은지식을가지게되었다. 또한스마트기기와각종건강관련앱을이용하여자신의건강데이터 ( 혈압, 체중, 운동량등 ) 를직접관리하고공유하는형태의일상적헬스케어의양상이점차확산되고있다. 이렇듯지식과기술로무장한대중은의료영역에서도보다능동적이며주체적인건강관리를원하게되었고, 앞서소개한유명인들의유전자검사행보와언론보도를통해널리알려지게된 < 그림 1> 유전체와 DNA 의구조 유전체의학은이러한대중의욕구에더욱불을지피게되었다. 세포 유전체 염색체 연구에따르면 17명중한명은평생희귀질환에걸리고, 이중 80% 는유전적원인이알려져있다. 또한많은암의경우특이적인유 핵 전자돌연변이에의해발병한다는것이이미알려져있다. 유전체정 보를활용하면질병을정확히진단하고개인의유전자정보에딱맞는 염기 (Base) C G A T DNA 이중나선 주 : 인간의유전체는 23 쌍의염색체로이루어져있으며, 염색체는 A, T, C, G 로대변되는 4 종류의염기 (base) 로구성된 DNA 이중나선이실타래처럼얽혀있는구조이다. 치료법을찾을수있다. 또한특정질환에걸릴가능성을예측하고이 를예방하기위한개인맞춤형식이및운동요법의처방이가능해질 것이다. 디지털의학 6 의선두주자이며미국 Scripps Clinic 의저명한 4 게놈 (Genome) 이라는용어로더잘알려진유전체는, 낱낱의생물체또는 1 개의세포가지닌생명현상을유지하는데필요한 DNA 의총량을의미한다. 인간의유전체는약 30 억개의염기쌍으로이루어져있으며그안에는특정유전형질을발현하는 DNA 의단위인유전자 (gene) 가약 3 만여개존재한다 5 Economic impact of the human genome project, Tripp S, Grueber ML,. Columbus: Battelle Memorial Institute, 2011 6 ICT (Infomation and communication technology) 를이용한새로운의학으로, 의료시스템네트워크, 스마트기기, 컴퓨터적분석기법등이헬스케어에접목된것. 유전체의학은디지털의학의중요한분야중하나이다 4 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
DNA 분석기술, 무어의법칙보다빠르게발전 인간의유전체는약 30 억개의염기 ( 鹽基, base) 1 로이루어져있는데이러한염기의순차적서열을 DNA 시퀀스 (Sequence) 라고하며이를읽는기술을시퀀싱 (Sequencing) 이라고한다 (< 그림 1> 참조 ). 맥킨지 (McKinsey) 는 2013 년보고서에서우리의삶을근본적으로바꿀 12 가지미래기술중하나로시퀀싱을포함한차세대유전체학을선정하면서이기술이 2025 년까지글로벌경제에가져올파급효과가무려 1.6 조달러라고추정했다 2. 1990 대초반에시작한인간게놈프로젝트는한사람의유전체를분석하기위해 15 년의시간과약 30 억달러를쏟아부었다. 그러나그이후 10 여년간의엄청난기술적진화로시퀀싱가격은약 1/100,000 수준으로감소하였고이는무어의법칙보다훨씬빠른속도이다 3 (< 그림 2> 참조 ). 단적인예로, 2011 년에췌장암으로사망한 Apple 의 CEO Steve Jobs 는 투병중치료법을찾기위해약십만달러를들여자신의염색체를분석하였으나, 현재대략수천달러면동일한분석이가능하다. 시퀀싱기술의진화 DNA 시퀀싱이처음개발된것은 70 년대중반으로, 세계최초로시도된시퀀싱기술은단 24 개의염기를읽어내는데그쳤다. 1 세대시퀀싱기술은이른바생거시퀀싱 (Sanger Sequencing) 이라불리는데, 1977 년에영국생화학자 Frederick Sanger 가발명한방법으로 1980 년그에게노벨상을안겨준혁신적인기술이었다. 이후약십년간 Sanger Sequencing 은진화하였지만속도나가격에서는한계가있었다. 최초의자동화시퀀싱기계는 1986 년에발명되었는데, 당시 10 만달러이던이기계는각각의염기에다른색깔의형광염료를붙여색깔에따라염기를읽는광학적방법을사용하여한번에 24 개의샘플, 하루에최대 12,000 개의염기를분석할수있었다. 그러나이기술또한여전히한번에처리할수있는샘플의수, 확장성, 속도등에서제한적이었다. 1996 년에 DNA 합성법을이용한이른바차세대시퀀싱 (Next Generation Sequencing; NGS) 이라불리는기술이등장하게된다. 차세대시퀀싱은 DNA 가닥을무수히많은작은조각으로쪼갠후조각들을병렬적으로한번에분석하기때문에기존보다훨씬빠른속도로한번에무려 2 천만개의염기를읽어낼수있는반면분석가격은훨씬저렴했다. NGS 의처음등장이후지속적으로향상된시퀀싱분석력으로염기단위의고해상도수준까지정밀하게읽어낼수있게되었고한번에생산할수있는데이터의양이급증하기시작했다. 예를들어, 2007 년에는시퀀싱기기가한번에처리및생산할수있는최대데이터크기가약 1X10 9 염기 (1 Gigabase) 였지만 2014 년에는 1X10 12 이상의염기 (1 Terabase) 수준으로증가하였다 ( 사람의염색체는약 3X10 9 개의염기쌍으로이루어짐 ). 또한비용도급격히낮아져미국의시퀀싱기기업체 1 질소를함유하는고리모양의유기화합물로, DNA 의화학적구성단위이며시토신 (Cytosine; C), 티민 (Thymine; T), 아데닌 (Adenine; A), 구아닌 (Guanine; G) 등네가지종류가존재한다. 2 Disruptive technologies: advances that will transform life, business and the global economy, McKinsey, 2013 3 미국국립인간게놈연구소 (National Human Genome Research Institute) < 그림 2> 유전체검사비용감소추이 ( 달러 ) 100,000,000 10,000,000 1,000,000 100,000 10,000 1,000 100 2001 2007 2010 2014 주 : 유전체분석비용은지난 10여년간급속하게떨어졌고 2014년 1월현재약 $1,000이면전체유전자분석이가능해졌다. 자료 : National Human Genome Research Institute 인 Illumina 社는 2014 년 1 월에약 1,000 달러의비용으로전체유전체분석이가능하다고발표했다. 최근에는기존의형광물질을이용한광학적시퀀싱방식과는달리반도체를기반으로한플랫폼이개발되었다. 미국 Life Technology 社가개발한 Ion Torrent 이라는기기는기존의광학적시퀀싱과비교하였을때분석가격은반으로줄이고속도는 10 배이상향상시켰다. 또한반도체를이용하면기기의사이즈를획기적으로줄일수있어미래에는휴대전화크기의휴대용반도체시퀀싱기기의등장이기대되고있다. 중국의 BGI, 시퀀싱산업의리더로부상차세대시퀀싱기기를개발하는업체중선두주자는단연 Illumina 이다. 미국샌디에고소재의이기업은현재시퀀싱시장의약 70% 를점유하고있다. Illumina 의가장최신시퀀싱기종인 HiSeqX 은 1.8X10 12 개염기크기의유전체를 3 일안에읽어낼수있다 ( 기존에는 1 주일이상소요 ). 또한지난해말에는 Illumina 의차세대시퀀싱기술이진단도구로서최초로 FDA 의승인을받았다는업계의빅뉴스가있었다. 이는차세대기술을이용하여생산된염기정보의정확도가의료용진단도구로사용되어도될만큼높으며여러번반복하여도동일한데이터가재생산될수있는신뢰성이확보된것을의미한다. 특히특정질환용이아닌일반적인진단도구로서의플랫폼기술이인정받은것이기때문에향후이기술을응용한각종테스트가개발및승인되어의료현장에서본격적으로사용될수있다는의미이기도하다. 반면, 중국에위치한 BGI-Shenzhen (Beijing Genomics Institute) 는유전체분석서비스를제공하는업체로, 엄청난물량공세로업계의주목을받고있다. 중국정부의전폭적인도움을받아 1999 년에설립된 BGI 는전세계어떤연구소보다도많은수인 178 개의최첨단차세대시퀀싱기계를이용하여전세계에서생산된유전체데이터의 20~25% 를확보하고있는데, 이는어떤기업이나연구소보다도많은양으로공히세계최대의유전자연구센터라고불릴만하다. BGI 는 2010 년이후로 5 만 7 천여명이상의인간유전체정보는물론, 각종동물과식물의유전자도분석하고있는데하루에생산해내는데이터의양이무려 6X10 12 개염기수준이다. BGI 는전세계곳곳에연구센터를설립하여다양한분야에서공격적으로연구를수행하고있으며, 다국적제약사와대규모연구센터뿐만아니라학교나작은규모의실험실등에도서비스를제공하는등공격적으로사업을확장하고있어업계를긴장시키고있다. 단적인예로, 2013 년에 BGI 가미국의주요시퀀싱업체인 Complete Genomics 를인수하겠다는의사를표명하자 Illumina 는미국의회에미국의주요자산이중국으로넘어가게되어생기는엄청난손실에대한우려를표명하며이를막아달라고요청하였다. BGI 는결국인수에성공하였고그결과방대한양의유전체정보뿐만아니라각종생산노하우, 염기서열의분석알고리즘등을확보하면서단숨에시퀀싱시장을선도하는기업으로우뚝설수있었다. 일반적으로특정질환에대한유전적이해를위해서는그질환을가진환자최소 10 만명정도의유전체정보를분석해야하기때문에유전체산업경쟁에서앞서나가기위해서는우선남들보다빠르게많은양의유전체정보를확보하는것이중요하다. 이런점에서엄청난기세로세계유전체정보를긁어모으고있는 BGI 의행보는주목해야할필요가있다. LGERI 리포트 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 5
시퀀싱비용도급격히낮아져미국의시퀀싱기기업체인 Illumina 社는 2014년 1월에약 1,000 달러의비용으로전체유전체분석이가능하다고발표했다. 심장전문의인 Eric Topol 박사는최근한인터뷰에서 유전자정보는진단, 치료, 예방의정확도를높이는가장중요한요소가될것이며, 유전체학의미래는곧의학의미래다 라고말했다. 본고에서는유전체의학의무궁무진한가능성을살펴봄으로써유전체의학이가져올미래헬스케어의혁신을엿보고자한다. Ⅱ. 유전체의학이바꿀미래의헬스케어 유전체학을통해더욱정밀해지는진단미국위스콘신에살던꼬마 Nicholas Volker 는걸음마때부터원인을알수없는장 ( 腸 ) 내의극심한염증으로치료를받지못하면몇년안에목숨을잃을수도있을만큼위중한상태였다. 아이의부모는미전역에있는병원을다니면서수많은치료와 100건이상의수술을받게하였지만병세는호전되지않았고원인에대해서도속시원한답을들을수없었다. 아이가 6세가되던 2010년에위스콘신의대 (Medical College of Wisconsin) 의의료진들은 Nicholas의부모에게유전체검사를권유하였는데, 그결과 XIAP라는유전성면역질환과관련된유전자의변이가병의원인이라는것을알게되었고적절한치료를받아건강을회복하였다. Nicholas의이야기는유전자검사가원인미상의불치병에대한해답을찾아환자를살린첫번째사례로포브스 7 를포함한각종미국언론매체에소개되었다. 암은특히유전체학을이용한조기진단에대한연구가활발한분야이다. 발병률에비해사망률이높은폐암등의경우조기진단을통해일찍암조직을제거하게되면생존률을급격히향상시킬수있다. 예를들어, 일반적으로 5년생존률이 5% 미만인췌장암의경우, 종양의크기가 2센티미터이하인초기단계에발견하여수술로제거할경우생존률이무려 30~60% 까지증가한다. 그만큼암치료에있어조기진단은중요하다. 그러나많은경우현재사용되고있는암스크리닝방법은민감도와정확도가낮아이미암이많이진행되고난이후에나종양을발견하게되어수술도가능하지않은경우가많다. 기존의스크리닝방법을보완하거나대체할수있는 7 The first child saved by DNA sequencing, Forbes, 2011 년 1 월 5 일자기사 6 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
새로운진단도구의개발을위해현재유전자뿐만아니라유전자에서생성된기타분자적표지자들-RNA, 후생유전체, 단백질등-에대한연구가매우활발하게진행되고있다. 아직도많은연구가필요하지만다양한유전적변이의종합적인패턴분석을통해기존의방법보다조기에민감하고정확하게암을진단하게되고더나아가양성 / 악성, 진행단계, 전이여부등에대한정보까지제공하게될것이라기대되고있다. 또한현재는암이의심되면외과적수술로조직을일부채취하여암세포존재여부를검사하는침습적방법을사용하는데이는의사와환자모두에게부담을준다. 극도로민감해지고있는시퀀싱기술과암에대한유전자정보를접목하면환자조직이아닌체액 ( 혈액, 소변등 ) 내에극미량존재하는암세포유래유전체정보까지분석해낼수있어보다편리하게암진단이가능해지게될것이다. 다양한유전적변이의종합적인패턴분석은조기에정확한암진단과양성 / 악성, 진행단계, 전이여부등에대한정보까지제공하게될것으로기대되고있다. 맞춤형치료- 적절한양의적절한약을적절한환자에게처방한다맞춤형치료 (Personalized therapy) 혹은약물유전체학 (Pharmacogenetics) 은혼용되는용어로, 개별유전적정보에기반하여환자에게가장안성맞춤인치료방법을선택하는것을의미한다. 기존의치료법은특정질환의모든환자에게같은약물 LGERI 리포트 < 그림 3> 기존치료방식 vs. 맞춤형치료 기존치료방식 One size fits all 약 A 환자 1 환자 2 환자 3 환자 4 유전자 1 질환유발 유전자 2 약물대사 맞춤형치료 유전자분석 주 : 기존의치료방식은같은질환을가진환자에게동일한치료방식을적용하였으나 ( 왼쪽 ), 유전자정보를활용하면어떤약을사용할지, 혹은얼만큼사용할지등을개인에게최적화할수있다 ( 오른쪽 ). 예를들어유전자 1 의변이를가지고있으면약 A 에반응을보이며, 유전자 2 의변이를가지고있으면약물대사능력이평균보다떨어진다고가정하면, 환자의유전자정보에따라위와같이 4 가지다른약물처방이가능하다. 예측 A 에반응 약물대사능력표준 A에무반응 약물대사능력표준이하 A에반응 약물대사능력표준이하 A 에무반응 약물대사능력표준 처방 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 7
항암제를투여받은환자의약 25% 만효과를보기때문에 600억달러는효과도없는치료를위해낭비되는셈이다. 을처방하는이른바, One size fits all 방식이었지만, 맞춤형치료는개개인의유전적정보에기반하여해당환자가특정약물에어떻게반응할지를예측하여그개인에게적절한치료법을결정하는것이다 ( Right amount of the right drug for the right patient ) (< 그림 3> 참조 ). 이러한맞춤형치료는유전체의학의다양한분야중에서가장빠르고성공적으로자리잡고있다. 표적항암제 : 나에게맞는항암제를골라쓴다유전체학을이용한맞춤치료법이가장빨리적용되고있는분야를꼽으라면단연항암제를꼽을수있다. 2012년에 FDA 승인을받은새로운항암제 12개중 11개가치료에사용될시 10만달러이상이드는값비싼약물이며전세계적으로항암제치료제사용에약 800억달러가지출되고있다. 그러나평균적으로항암제를투여받은환자의약 25% 만효과를보기때문에 600억달러는효과도없는치료를위해낭비되는셈이다. 이러한원인중하나는사용된약물이타겟하고있는유전자를모든환자가동일하게가지고있는것이아니기때문이다. 환자의유전정보를분석하여암을유발하는유전적이상을찾아내고그러한유전적이상을타겟팅하는약물을골라처방하는것을표적치료 (Targeted Therapy) 라고한다. 최초로등장한표적치료제는다국적제약사 Novartis 社의만성골수성백혈병치료제인글리벡 (Gleevec) 이다. 글리벡은 9번과 22번염색체의비정상적인결합으로생성된 BCL-ABL이라는유전자의활성을저해하는데, 해당유전자를보유한환자에게사용하였더니이전에는 30% 이하였던 5년생존률이이후 90% 까지상승했다. 글리벡의성공은제약산업에큰자극이되어이후수많은표적항암제들이속속등장하였고현재개발되고있는 800여개의항암제들역시대부분특정유전자를타겟팅하는표적항암제이다. 또한표적항암제의성공은암치료의패러다임을바꾸고있는데, 기존에는암이발생한조직에따라치료법을결정했다면이제는조직에발생한돌연변이의종류에따라암을분류하고치료법을선택하는트렌드가나타나고있다. 예를들어, 또다른표적항암제인 Herceptin은 HER2 유전자 8 를과다발현하는유방암에서높은항암효과를보여 1998년에 FDA로부터유방암 8 상피세포성장인자수용체의일종으로, 과다발현될시세포에서비정상적인세포분열을유발. 유방암의 15~30% 의경우에서발견됨 8 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
치료제로승인을받았다. 그런데흥미롭게도이후연구결과위암이나난소암등에서도 HER2의과다발현이발견되었고임상시험을거쳐 Herceptin은 2010년에위암치료제로도승인을받았다. 즉, 앞으로는폐암, 유방암등의조직에따른분류가중요한것이아니라조직에존재하는유전자변이종류에따라암을진단하고치료법을선택하게될것이며두말할것도없이유전체의학이이러한기조의변화를주도하게될것이다. 앞으로는폐암, 유방암등조직에따른분류에의해서가아니라유전자변이종류에따라암을진단하고치료법을선택하게될것이다. 개인의약물부작용과최적의복용량예측유전자정보를활용하면약물대사에관련된유전적변이분석을통해특정약물의복용량을결정하거나약물부작용에대해좀더면밀히모니터링이필요한지여부등을판단할수도있다. FDA에따르면 2013년기준으로이미 100여개의신약이해당약물의처방을결정하기전에적절한투여용량, 부작용등에대해예측할수있 도록하는유전자검사에대한정보를포함하고있다. 뉴저지소재의 Start-up인 Genome Liberty는이와같은서비스를제공하는업체들중하나이다. 현재까지약물대사를지나치게늦추거나빠르게하는데영향을미치는약 70여개의유전자가발견되었는데, Genome Liberty는이중 11개의간 ( 肝 ) 효소유전자 9 의변이를분석하여특정약물에대한대사능력이평균보다높다면표준치보다더적은양을, 반대라면더많은양을복용하도록권고한다. 또한특정약물에대한심각한부작용유발가능성이있는지여부도파악하여피해야하는약물의종류도알려준다. Genome Liberty에따르면테스트에포함된 11개의효소들은적어도 80개의약물들의활성에영향을미치는데, 자신이복용해야하는약물이여기에포함된다면단돈 99 달러를지불하고심각한부작용을미연에방지하거나보다효과적인복용량을결정할수있다. LGERI 리포트 새로운약물개발전략 1990 년대 Millennium Pharmaceutical 등의제약사가유전자정보를약물개발에 접목하는전략을시도했다가별소득없이포기한이후, 시퀀싱기술의발달과관련 9 이러한간효소들은약물을처리하여활성화또는비활성화시키는작용을하는데사람에따라해당효소유전자에미세한변이나발현량의차이가있다. LG Business Insight 2014 1 29 2 5 9
유전체학을이용한임상시험은기간과비용을단축하고신약개발의성공가능성도높일것으로기대된다. 의생물학적지식의축적을토대로유전체정보기반의바이오업체들이다시금등장하고있다. 미국메사츄세스에위치한유전체분석업체인 Foundation Medicine 은맞춤형항암치료를위한정보를제공하는대표적인업체이다. 의사가보내온환자의종양샘플에서 DNA 를추출및분석한후암과관련된수백여개의유전자변이를스크리닝하고결과에따라맞춤형치료제를제안하거나치료제가없을시에는적절한임상시험참여를제안해준다 ( 서비스가격은약 $5,000 정도 ). 비슷한서비스를제공하는여러 start-up 사이에서도 Foundation Medicine이주목받는이유는 Janssen 社나 Novartis 社와같은굴지의다국적제약사와의몇년에걸친성공적인협력관계때문이다. 최근 Foundation Medicine과의계약을연장한 Novartis는특정항암제의효능이왜개별환자마다다른지를이해하기위해 Foundation Medicine이제공하는유전체정보분석을활용하고있다. 여기서한발더나아가유전체정보를활용한새로운형태의임상시험도시도되고있다. 임상시험당한개의약물을테스트하는기존방법에서는후보자의유전자검사를모두실시한후약물이타겟팅하는유전자를가진극히일부의환자만을최종적으로참여시켜야하기때문에최소수백명의환자를모집하기위해서그몇배수의인원을검사해야하는등많은시간과자본이소요되었다. 이러한문제점을해결하기위해 Amgen, AstraZeneca, Pfizer등의제약사들이모여여러개의폐암후보약물들을하나의임상시험에서공동으로테스트하겠다고 2013년 11월에발표하였다. 유전자정보에관련없이모집된모든폐암환자들을임상시험에참여시킨후유전자결과에따라여러개의약물중하나를투여하는방식으로, 다수의약물을대상으로하기때문에모집된환자는적어도한개이상의약물의적절한후보가될수있다. R&D 초기단계에서제약사간의협력은그간활발히이루어지고있었지만이렇듯개발후기단계에서의협력은매우이례적인일이라업계가크게주목하고있다. 제약업계에서는이러한임상시험디자인을폐암뿐만아니라다른암이나질병에도적용하여임상시험기간과비용을단축하고보다빠르게신약개발에성공할수있게될것이라기대하고있다. 10 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
질병예방과건강관리 - 유전체의학의궁극적지향점영국유전체의학도입에급진적행보앞서살펴본바와같이현재유전체의학은암등의조기진단과맞춤치료제선택에우선적으로활용되고있지만, 궁극적으로유전체의학에기대되는것은개인의유전정보에기반하여질병을예측하고예방하는것이다. 전세계적인고령화추세로인해헬스케어지출이높아지고있고이중의상당부분은당뇨병, 비만, 심장질환등의만성질환의치료와관리에쓰이고있다. 만성질환을미리예방할수있다면의료비용을크게절감할수있기때문에전세계적으로국가차원에서질병예방을위한방안을강구하고있는데, 이중에가장각광받는방법이유전체의학이다. 우리나라도예외는아닌데, 최근산업통상자원부는질병예측, 개인맞춤형식이운동등건강생활관리서비스를위한유전정보체계구축에 910억원을투자할것이라밝히기도하였다. 유전체의학도입에급진적인행보를보이는국가들중하나는영국이다. 영국정부는앞으로태어나는모든신생아에대해유전자스크리닝을실시하는것을검토중이다. 태어날때이미확보한유전체정보를의사들이개별환자가살아가는동안라이프스타일에대한조언과적절한치료법을제공하기위한가이드라인으로활용하고자하는것이다. 또한영국보건부 (Department of Health) 는이른바 10 만 Genome Project 를통해 2017년까지 10만명의암및유전질환환자들의혈액샘플을채취하고유전정보를분석하겠다고발표했다. 축적된유전자정보를기반으로질환과유전자와의상관관계를찾아질병예방의지표를수립하고, 궁극적으로디지털화된개인유전자정보를전자건강기록 (Electronic Medical Record; EMR) 과연계시켜통합적으로관리및활용하려는계획이다. 이러한국가적움직임을통해국민의건강을향상시킬뿐만아니라유전체의학산업을빠르게육성시켜해당분야에서글로벌리더가되고자하는노력이라볼수있다. 영국정부는앞으로태어나는모든신생아에대해유전자스크리닝을실시하는것을검토중이다. LGERI 리포트 유전자와환경적요인간의상호관계에기반한질환예측 대부분의질환은유전자뿐만아니라환경적요인과의복잡한상호관계에의해발 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 11
최근예방의학의연구트렌드는개인의라이프스타일, 식단, 환경, 과거병력등의정보와유전자정보를융합한질병예측기술을개발하는것이다. 생하기때문에일부유전질환을제외하고는유전자정보만으로모든질병을예측하는것은불가능하다. 유전학자들조차유전자정보는분명질병리스크를예측을위한필요조건이지만그자체로충분조건이될수는없다고말한다. 그렇기때문에최근예방의학의연구트렌드는개인의라이프스타일, 식단, 환경, 과거병력등의정보와유전자정보를융합한예측기술의개발이며실제로이러한기술에기반하여관련서비스를제공하는업체들이적지않다. 2008년미국스탠포드대학에서시작한 Spin-out 기업인 Genophen 은개인의유전체정보와라이프스타일, 환경적정보등을융합하여개인이암, 당뇨, 심혈관계질환등에걸릴리스크를분석하는서비스를제공한다. 또한 Genophen 은자체개발한데이터추출기술과컴퓨터모델링기법에기반, 개인의유전체정보와광범위한의생물학데이터베이스를비교하여개인에게가장적합한행동및치료요법을제안한다 ( 해당서비스는환자가아닌의사들에게만제공되며유전체데이터의해석결과는의료적결정을위한보조적인도구로사용되고있다 ) 유전체정보에기반한건강관리전세계적으로부는웰빙트렌드로인해특정질병을예방하기위한용도가아니더라도전반적인건강유지를위해유전체정보에기반한효과적인운동방법과식단에도관심이높아지고있다. 똑같은음식을먹고비슷한강도의운동을하더라도체중이감소하는사람이있는가하면살이찌는사람도있다. 또어떤사람은단기간에급격한에너지를소비하는 100미터달리기같은운동을더잘하는반면마라톤같이지구력을요하는스포츠에더잘맞는사람도있다. 이러한운동과영양에대한개인의상이적인반응이어느정도는유전자에서기인한다는연구결과들이있다. 예를들어, 2004년에뉴욕타임지에보도되었던독일의한남자아이는태어날때부터유난히팔과다리가근육질이었고, 5살이되었을무렵 3kg짜리아령을들고어른처럼근력운동을할수있을만큼발달된근육을가지게되었다. 흥미롭게도아이의유전자를분석한결과근육의생성을저해하는 Myostatin이라는유전자에돌연변이를가지고있어남들보다훨씬근육이쉽게만들어질수있다는사실이밝혀졌다. 10 10 Performance enhancement: Superhuman atheletes, Helen Thompson, Nature, 2012 12 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
2008년에미국콜로라도주에서시작한 ATLAS Sports Genetics이라는업체는 120달러의가격에 ACTN3이라는유전자변이에따라개인에게맞는스포츠종류를제안해준다. 이업체는주로자녀의운동선수로서의재능을가늠해보고싶어하는부모들을대상으로마켓팅을하여언론의주목을받기도하였다. 11 ACTN3 유전자는단기간에강력한근육수축을할수있는속근 ( 速筋 ) 섬유를조절하는것으로알려져있는데 ATLAS가제공하는테스트는 ACTN3 유전자의특정변이가속근의기능을결정한다는과학적연구결과에기반하고있다. ( 흥미롭게도, 일반대중의약 18% 가 ACTN3 유전자변이를가지고있는것에반해, 올림픽에출전한선수들사이에서는약 3% 이하만이그러하였다.) 아일랜드에위치한또다른업체인 Genetic Performance는 ATCN3를포함하여 9개의유전자에대한테스트를제공하는데이유전자들은근육피로도, 근력, 체지방, 유산소운동에대한반응성등에영향을미치는것으로알려져있다. Genetic Performance 社는개인이재능을가진스포츠분야를제안해줄뿐만아니라비만에취약하게만드는유전자분석을통해개인에게맞는최적의체중감소및운동프로그램을제안해준다. 한편토론토대학에서시작된바이오테크업체인 Nutrigenomix는영양과관련된개인의유전적정보에기반하여만성질환의위험을분석하고예방을위한영양학적프로그램을제안해준다. 예를들어, 소금, 포화지방산, 오메가-3 지방산등의영양소의체내대사에관여하는특정유전자변이들의존재여부를분석하여개인에게맞는식단을제공하는식이다. 서비스를이용하는고객중에는크론병이나지방변증 ( 脂肪便症 ) 12 등의소화기계이상을가진환자들도포함된다. 판매대상은자격증을가진영양사나의사들이며 ( 판매가격은약 350~650 달러 ) 테스트결과는환자를위한적절한식이요법제안의가이드라인으로활용된다. 유전체정보에기반한질병예방은언젠가는우리일상에서빼놓을수없는헬스케어의양상이되겠지만아직까지는이를뒷받침하는과학적근거가성숙하지않기때문에조심스러운접근이필요하다. 건강을결정하는요소들은유전자이외에도많은요소들이있으며이요소들사이의복잡한상호관계에대한과학적이해는아직부족하기때문이다. 앞서소개한 ACTN3 유전자의경우, 분명히운동능력과연 ATLAS Sports Genetics이라는업체는 120달러의가격에 ACTN3이라는유전자변이에따라개인에게맞는스포츠종류를제안해준다. LGERI 리포트 11 Born to Run? Little ones get test for sports gene, New York Times, 2008 12 크론병은만성장염이특징, 지방변증은설사와영양장애를동반함. LG Business Insight 2014 1 29 2 5 13
FDA는유전자테스트들이의료전문가가아닌소비자에게직접판매되는것을금지하고있다. 관성은있지만실제해당연구에참여했던과학자조차 ACTN3 유전자는운동능력을결정하는많은요소중에하나일뿐이며, 필요조건은될수있지만충분조건은아니라고말했다 13. 이러한우려를반영하듯, FDA는이런테스트들이의료전문가가아닌소비자에게직접판매되는것을금지하고있다. 과학의발전이결국에는정확한질병예측을가능하게할지라도여전히남아있는의문은이러한정보가실질적으로사람들의라이프스타일을바꾸어궁극적으로헬스케어비용지출감소에기여할것인지여부이다. 전세계적인골칫거리인당뇨, 심혈관계질환등의만성질환예방을위해의사들은환자들에게운동과건강한식생활을적극적으로권유하고각국가별로대대적인캠페인을벌여왔지만만성질환의발병률은지난몇년간꾸준히증가하고있다. 그런데 당신의유전정보에따르면당신은당뇨에걸릴확률이남보다 5배높다 라는정보를접한다면과연얼마나많은사람들이당장음식조절과운동을시작할까? 이와관련하여미국 Johns Hopkins 병원은최근에흥미로운결과를발표했다. 해당병원에서유전자테스트를받은사람 1,000 명을추적한결과이중약 40% 는테스트이후운동과식단에변화를주고의사와적극적으로질병예방책에대해상담하였다는것이다. 아직초기단계이며더많은대규모연구가필요하겠지만유전자검사가사람들을행동하게만들것이라긍정적으로유추해볼수있다. < 표 > 유전체의학바이오기업들과주력분야의예시 기업명소재지주력분야 Illumina 캘리포니아 ( 미국 ) 시퀀싱기기, 염기서열분석서비스 BGI 베이징 ( 중국 ) 염기서열분석서비스 Foundation Medicine 메사츄세스 ( 미국 ) 염기서열분석에기반한맞춤형치료 유전자-약물상호관계분석에기반한약물 Genome Liberty 뉴저지 ( 미국 ) 유전체학테스트유전체정보와환경적요인을융합한질병 Genophen 캘리포니아 ( 미국 ) 리스크분석및예방법제안 ATLAS Sports Genetics 콜로라도 ( 미국 ) 개인의운동적성테스트 Genetic Performance 더블린 ( 아일랜드 ) 운동적성테스트및맞춤형체중관리프로그램 Nutrigenomix 토론토 ( 캐나다 ) 만성질환예방을위한맞춤형식단프로그램 23andMe 캘리포니아 ( 미국 ) 개인의선조찾기및염기서열데이터제공 13 The ACTN3 sports gene test: what can it really tell you?, Wired, 2008 14 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
당신의아이를골라낳을수있다면? - 태아와수정란유전체검사 1997년에개봉한에단호크과우마서먼주연의영화가타카 (Gattaca) 는유전자검사를통해우성인자만을갖춘수정란들이시험관에서생산되는음울한인류의미래를그렸다. 철저한스크리닝을통해탄생된인간개체들은성격, 직업적성, 질환감수성, 수명등이태어날때부터이미결정된인생을살아간다. 유전체기술의발달은 17년전에는그저영화적상상일뿐이었던미래를우리앞에가져다놓으려하고있다. 다운증후군등을일으키는유전체이상을확인하는산전기형아검사는일반적으로임산부의복벽을통해주사를찔러넣어양수를채취하는양수천자법이나, 복부혹은경부를통해태아의융모막을채취하여분석하는융모막검사등을사용해왔다. 이러한방법은태아의조직을직접적으로확보함으로써유전자정보의정확성을높일수는있지만시술방법이침습적이기때문에산모의부담과유산의위험이있었다 14. 그러나최근들어급속도로향상된염기서열분석기술은태아의조직이아닌산모의혈액에극미량으로존재하는태아의유전체를감지할수있을만큼민감해졌다. 또한염기서열분석가격의급속한하락으로현재처럼소수의유전자나유전체일부만확인하는것이아니라, 전체유전체의검사를위해기꺼이비용을지불할용의가있는부모들이점차늘어날가능성도제기되고있다. 검사시기또한기존의방법과비슷하거나오히려이른시기인임신 10주차부터면가능한것도매력적이다 15. 모체혈액을이용한태아의유전체검사가 2013년미국워싱턴대학에서처음으로실시된이후 Sequenom Laboratories, Verinata Health 등의업체들은 1천 ~3천달러에해당서비스를제공하고있다. 시퀀싱기술의발전으로태아뿐만아니라체외수정에서얻어진수정란의전체유전체를검사하는것도곧가능해질전망이다. 염기서열분석의정확도를확보하기위해서는최소수백에서수천개의세포에서채취한일정양이상의유전체가필요한데, 그양이부족할경우시퀀싱전에인위적으로유전체를복제하여총량을증폭시키는작업을수행한다. 문제는이러한과정에서필연적으로생성되는오류인데, 태아의건강상태를알아보기위한유전자테스트에서이러한오류는용납되기어렵기때문에수정란상태에서는유전체검사를하기힘들었다. 그런데최근중국 최근들어급속도로향상된염기서열분석기술은태아의조직이아닌산모의혈액에극미량으로존재하는태아의유전체를감지할수있을만큼민감해졌다. LGERI 리포트 14 양수천자법의경우유산율은약 0.5%, 융모법은약 1% 라고알려짐 15 양수천자법은임신 15~20 주차에, 융모법은 10~13 주차에실시. LG Business Insight 2014 1 29 2 5 15
중국의연구진들은수정란에서단한개의세포를채취하여전체유전체를분석하는것에성공했다. 의연구진들이체외수정으로얻어진수정란에서단한개의세포를채취하여전체유전체를분석하는것에성공했다. 이는오류를최소화한유전체증폭이가능해졌으며, 또한기술의민감도및정확도발달로염기분석을위해요구되는최소유전체의양이점점줄어들고있기에가능했다. 실제로지난해에는미국과영국연구자들이공동으로추진한프로젝트에서단일세포유전체시퀀싱으로선별된체외수정을통해건강하게태어난아이의사례가보고되기도하였다. 연구자들은정자와난자를시험관에서수정시킨후 5일이되었을때단일세포를채취하여유전체검사를실시하였고분석한 13개의배아중정상적인염색체를가지고있던단 3개의배아중하나를골라성공적으로착상시켰다. 체외수정의경우치명적인유전적이상으로인해착상에실패하거나유산되는경우가많은데시퀀싱을기술을사용한사전스크리닝으로건강한배아를선택함은물론체외수정의성공률까지높일수있다는점에서이러한시도는분명가치가있다. 수정란이나태아의유전체검사는아이의건강에대한중요한정보를부모에게제공하여시의적절한대비를할수있게한다. 유전체스크리닝을통해다운증후군등의심각한질환의존재여부등을미리알수있을뿐만아니라, 페닐케톤뇨증등과같이적절한시기에치료를받으면치명적인장애를예방할수있는경우에도매우유용하다 16. 그러나윤리적인이슈에대해서는깊은고민이필요하다. 유전자는질병감수성뿐만아니라건강과는관계없는많은형질-이목구비의생김새, 체형, 지능등-에도관여하며, 유전자와형질의연관성에대한지식은계속확장되고있다. 궁극적으로기술과지식의발달은치명적인질환을유발하는유전자를걸러내기위한용도뿐만이아니라내가원하는특정형질을가진수정란을선별하는것까지가능하게할것이며, 이는인간이인류의진화에인위적으로개입하게되는계기가될수있다. 또한유전체정보의활용을질병에대한예측용으로제한한다고하더라도, 상대적으로경미한질병이나장애를가질가능성이있는태아의낙태를어떤기준으로어디까지허용할것인가에대한고민도필요할것이다. 기술이무엇을가능하게해줄것인지와는별개로우리가그기술을이용할준비가되어있는지에대한고민이필요한부분이다. 16 페닐케뇬증은아미노산의하나인페닐알라닌을대사하지못하는유전병으로, 페닐케톤뇨증이있는신생아는페닐알라닌의섭 취를줄이는것만으로도정상생활을할수있지만빨리치료를하지않으면유아기에영구적인지적장애가유발될수있음. 16 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
Ⅲ. 퍼스널게놈 (Personal Genome) 시대 소비자가주도하는상업유전자테스트시장 2003년인간게놈프로젝트가완성되었을당시, 이를주도했던미국국립보건연구소 (National Institute of Health; NIH) 의 Francis Collins 박사는사람과인종사이의염기서열의차이는 0.1% 이하이기때문에여러사람의유전체정보를비교하는것은무의미하다고말했다. 그러나이후시퀀싱기술의발달로인간게놈프로젝트결과발표당시에는해독불가능했던염기서열의상당부분이추가로알려졌고, 제임스왓슨과크레이그벤터 17 박사등이자신의유전체를인간게놈프로젝트에서분석된유전체와비교한결과에따르면인간개체사이에는실제 0.5% 정도의유전체염기서열에차이가있었다. 이는개개인사이에최소 3백만에서 1천 5백만개의염기서열의차이가있다는것을의미한다. 또한기존에는아무런기능이없다고여겨졌던유전체염기서열의상당부분이사실은유전자발현조절에매우핵심적인역할을한다는사실이알려지면서해당유전자변이들의정보로서의가치에대한관심이높아졌다. 이러한연구결과들은개인간의유전자염기서열의차이가의학적으로가치있는정보를내포하고있을가능성을제시하고있다. 이에더해자신의건강관리의주체가되고자하는대중의강한욕구와최근몇년간빠르게저렴해지고있는유전체테스트의등장이더해지면서본격적으로개인유전체시장이형성되기시작했다. 2007년을전후로대중에유전자테스트키트와분석서비스를판매하는업체들이속속등장한이후현재까지유전체검사를받은사람은 50만명에이른다. Business Insight에따르면세계개인유전체분석시장은 2009년 3.6 억달러에서연평균 16% 씩성장해 2015년에는 8.7억달러의규모로성장할것으로예상된다. 2007년에론칭한개인유전체산업의대표적인기업인 23andMe 18 는당시유전체산업에높은관심을가지고있던 Google로부터백만달러의투자를받아내며화려하게등장했다 (23andMe의 CEO인 Anne Wojcicki와 Google의창업자인 Sergey 세계개인유전체분석시장은 2009년 3.6억달러에서연평균 16% 씩성장해 2015년에는 8.7억달러의규모로성장할것으로예상된다. LGERI 리포트 17 James Watson 는 DNA 구조를처음발견한과학자들한명으로 1962 년노벨의학상수상자. Craig Venter 는 Celera Genomics 라는유전체회사를차려미국국립보건원이주도하던인간게놈프로젝트와경쟁하였던저명한유전학자. 18 인간이 23 쌍의유전체를가지고있다는사실에착안하여지어진이름 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 17
FDA는대다수의상업적테스트들이소비자를혼란에빠트릴수있다고결론내리고신뢰성의증명을통해정식승인을받을것을요구했다. Brin은당시부부였음 ). 23andMe는 100 달러이하의비용으로타액에서추출한유전체정보를이용하여개인의조상 ( 祖上 ) 에대한정보, 질병리스크, 혹은약물반응에대한정보를제공한다. 또한유전체검사를통해확보한데이터를분석하여 19 파킨슨씨병과관련된새로운유전자를찾아내거나, 눈색깔, 곱슬머리, 주근깨등의형질과유전자와의상관관계를밝히는등의활발한연구활동도병행하고있다. 미국정부, 개인유전체시장에개입하기시작 언론과대중의관심을받으며쑥쑥커나가던소비자유전체시장이최근 FDA의철퇴를맞으며주춤하고있다. 그동안개인유전체산업을관망하던 FDA는 2010년에약물유전체학업체인 Pathway Genomics 社가약국을통해일반소비자에게 DTC 유전자테스트키트를판매하기시작하자개입에나섰다. FDA는대다수의상업적테스트들이의학적지식이없는소비자를혼란에빠트릴수있으며실질적가치가미미하거나전혀없다고결론내리고이러한유전체분석키트의의학적신뢰성의증명을통해 FDA의정식승인을받을것을요구했다. FDA의강경한대처이후대부분의개인유전체정보서비스회사가더이상시장에존재하지않거나전략을대폭수정하였다. decode Genetics 社는거대바이오제약사인 Amgen에인수되었고, Navigenics 社는유전자시퀀싱업체인 Life Technology에팔렸는데 Amgen과 Life Technology는인수를통해확보한유전체데이터와분석기술은활용할계획이지만규제가불분명한소비자유전체산업에는관심이없다고선언했다. 23andMe만이타기업보다조금더오랫동안 FDA의규제로부터살아남을수있었는데, 다른기업들이유전자테스트의의학적활용을부각시킨반면 23andMe는흥미위주의마케팅전략과유전자테스트의해석이아직은미완성의연구에기반하고있다는것을분명히했기때문에가능했다. 그럼에도불구하고 2013년 12월에 FDA는 23andMe 홈페이지. FDA 경고이후더이상건강관련유전자분석서비스를제공하지않는다는메시지를확인할수있다. 대신자신의선조에대한정보를얻을수있는유전자테스트를전면에내세우고있다. 23andMe 의테스트가근본적으로 의료기기 라고판단, 이에적 절한연구를수행한후 FDA 승인절차를받을것을요구하고마 19 23andMe 에따르면유전체검사를구입한소비자의 90% 가자신의정보가연구에활용되는것에동의 18 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
케팅을금지시켰다. 설상가상으로 23andMe 고객들은회사가서비스를홍보하기위해과대광고로자신들을속였다며캘리포니아지방법원에 500만달러규모의집단소송을제기한상황이다. ( 현재 23andMe는염기서열데이터만제공하고건강과관련된해석서비스는중단한상태 ) 소비자유전자테스트시장의가능성에대한높은기대에도불구하고현재시장은규제적, 기술적, 과학적불확실성으로앞날을예측하기어려운상태이다. 건강과생명을다루는헬스케어산업의규제는극도로보수적일수밖에없기때문에막커나가기시작한시장에찬물을끼얹는 FDA의행보는일면당연하다. 상업적유전자테스트키트를구입하는것은쉽지만그키트가제공하는정보의의미와한계에대한설명이충분히제공되지않는것도사실이다. 업계에서는 FDA의결정이의학적지식이부족한대중이자신의유전정보를부적절하게해석하여불필요한수술이나치료를받거나그결과에대한극심한스트레스로인해오히려건강에부정적인효과를야기할가능성을우려했기때문이라고보고있다. 또한과학적인측면에서도 DTC 유전체테스트는아직불완전한것이사실이다. 유전체분석소프트웨어에서는아직도오류가발견되고분석알고리즘을뒷받침하는과학적연구도아직개선해야할부분이많다. 이러한이유때문에앞으로개인유전체시장이커질것이라는장밋빛전망에도투자자들은소비자유전체서비스기업에투자하기를주저하고있다. 해결되어야할많은이슈에도불구하고전문가들은개인유전체산업은이미멈추기힘든대세라고말한다. LGERI 리포트 소비자유전체시장, 여전히지켜볼가치있다 해결되어야할많은이슈에도불구하고전문가들은개인유전체산업은이미멈추기힘든대세라고말한다. 유전제의학의선두주자이자미국스크립스클리닉 (Scripps Clinic) 의심장전문의 Eric topol 박사는최근월스트리트저널과의인터뷰에서 획기적인변화는이미감지되고있다. 사람들은이미자신의건강데이터를 SNS을통해공유하고유전체정보를남과비교하며, 누가더건강관리잘하는지경쟁하고있다 며중요한것은이미 소비자 가자신의유전체정보를알고활용하기를원하며 IT와디지털기술을기반으로이를주도하고있기때문에결국에는시장 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 19
유전자테스트를받은사람들의절대다수는식습관과운동습관을건강하게바꾸는등긍정적인변화를보였다. 이열릴수밖에없다고주장했다. 또한유전자검사를받은소비자가부적절한치료법을시도하거나정신적스트레스를받을거라는 FDA의우려가과장되었을가능성이제기되기도하였다. 유전자테스트를받은 5천여명의사람을대상으로한최근의연구결과, 이중 48% 의사람이유전자결과에대해후속조치를강구했는데, 의사와의상의없이약을처방받은이들은전체환자의 1% 이하였다. 이들의절대다수는식습관과운동습관을건강하게바꾸는등오히려긍정적인변화를보였다. 또한대부분의사람들은자신의유전자정보때문에정신적스트레스나우울증을겪지않았다. 20 지나치게경직된규제보다는과학적오류와의학적남용을막기위한적절한수준의규제를마련하고대중에게충분한정보를제공하여개인유전체시장이올바른방향으로성장할수있도록뒷받침해줄필요가있다. Ⅳ. 해결되어야할과제들 유전체의학은앞으로우리의일상을획기적으로바꿀수있는엄청난힘을가지고 있다. 그렇지만방대한유전체의학의연구결과를언제어떻게헬스케어산업에적 용할지를정하기에앞서반드시해결되어야하는이슈들이있다. 과학적신뢰도향상과국제적기준마련 시퀀싱은유전체의학의첫번째단계일뿐더욱중요한한것은시퀀싱으로얻어진데이터를어떻게해석하느냐이다. 그런데지난 10년간눈부시게발전한시퀀싱기술에비해정보를해석하는지식과기술의발전속도는더디기만하다. 지금까지알려진바로는전세계적으로약 3~4백만개의유전적변이가존재하는데대부분의경우그의학적중요성이아직잘알려지지않았기때문에 1~2개의핵심적인변이를어떻게선별할것인가는과학적으로매우어려운질문이다. 또한유전자들사이의복잡한상호관계뿐만아니라, 환경적요인과유전자사이의상호작용에대한이해도불충분하다. 통계적으로유의미한근거마련을위해서는최소수백만명의 20 Regulation: The FDA is overcautious on consumer genomics, Nature, 2014 20 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
유전체를분석하는대규모프로젝트가요구되는데이처럼많은수의유전체샘플을확보하는것은결코쉬운일이아니다. 특히특정돌연변이에의해유발되는암이나희귀질환의경우한개의병원이나기관이해당질환자의유전체정보를충분히보유하고있을가능성이적다. 더군다나지금까지유전체데이터는기관별, 국가별로따로생성, 저장되고개별적으로관리되고있는실정이다. 당연히관리및분석도구도표준화되어있지않아데이터를객관적으로비교하기도쉽지않다. 이런와중에거대한유전체샘플을확보하고일관성있는관리와분석의표준을마련하기위해여러기관과국가들이힘을합쳐국제콘소시엄을마련한것은매우반가운소식이다. 2013년에시작된 Global Alliance for Sharing Genomics Data 는전세계 18개국 21 에서 113개의기업, 연구소및학교등이참여하는글로벌유전체데이터공유연합으로, 유전체의학의국제표준을만들고보다안전하고통제된방식으로데이터를공유하고융합할수있는인프라를구축하는것을목적으로한다. 이와비슷하게 FDA는유전체염기서열과관련기술의표준을정립하기위해전문기관과함께 Genome in a Bottle 이라는콘소시엄을구성하였고 2014년대후반에는그결과를공개할예정이다. 이러한노력을통해유전체의학의과학적근거가마련되고전세계어디서나동일한가이드라인에기반한유전체분석과해석이가능해질것이라기대되고있다. 거대한유전체샘플을확보하고일관성있는관리와분석의표준을마련하기위해여러기관과국가들이협력하기시작하고있다. LGERI 리포트 개인정보보호 유전체는그개인에대해매우민감한정보를내포하고있기때문에미래에는자신 의유전체정보로인해고용이나건강보험산정시차별을받게될가능성을간과할 수없다. 특히나영국의경우처럼국가차원에서국민의유전체를수집하고저장하 려는움직임은주목을받았지만한편으로는대규모데이터의유출가능성에대한 우려의시각도존재한다. 최근한연구에따르면 22 과학적연구프로젝트에익명으 로자신의유전정보를제공했을지라도, 인터넷에서찾을수있는정보와약간의탐 정놀이를거치면누구의유전정보인지밝힐수있다. 성 ( 姓 ) 과계보 ( 系譜 ) 데이터에 21 2013 년 11 월기준참여국 : 남아프리카공화국, 네덜란드, 독일, 멕시코, 미국, 스웨덴, 스위스, 싱가폴, 아르헨티나, 영국일본, 중국, 프랑스, 핀랜드, 캐나다, 호주 ( 우리나라는참여하고있지않음 ) 22 Identifying personal genomes by surname inference, Gymrek et al., Science, 2013 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 21
APOE4 변이는치매발병률을높이는것으로알려져있지만현재치매를치료할수있는방법은없다. 그렇다면굳이환자에게당신이치매에걸릴확률이높다고알려주는것이옳을까? 기반하여후보의폭을줄인후, 유전자정보와함께공개적으로제공되는거주지역, 성별, 나이정보등을합치면결국누구의유전자인지유추가가능하다는것이다. Open-Access 데이터베이스구축의움직임이점점활발해지고있는상황에서유전적프라이버시를지키고유전체에기반한차별을방지할수있는보다견고한법적보호장치의마련이시급하다고보인다. 알고싶지않을권리 유전체정보가질병의예방과치료를돕는순기능을가지고있다고해도모든사람의유전체정보를스크리닝하는것이윤리적으로옳은지에대해서는논란의여지가있다. 현재까지무려 2,500여개이상의유전자들의질환과의연관성이알려져있지만그렇다고하더라도특별한치료법이없는경우도많이있다. 예를들어, APOE4 변이는치매발병률을높이는것으로알려져있지만현재치매를치료할수있는방법은없다. 그렇다면굳이환자에게당신이치매에걸릴확률이높다고알려주는것이반드시옳다고볼수있을까? 혹은신생아의유전체를분석하여그아이가자라서불치병에걸릴가능성이높다는것을미리알게되는것이과연부모와그아이에게얼마만큼도움이될까? 일부과학자들은당장치료법의존재유무와상관없이검사를통해유전체정보축적에기여함으로써궁극적으로는치료법개발을앞당길수있다고주장하기도하지만, 개인이자신의유전체정보를알고싶지않을권리가우선해야한다는목소리가더힘을얻고있는것으로보인다. 이를반영하듯작년미국의생명윤리이슈연구정부위원회는환자의유전체검사를의뢰하는의사는환자가얼마만큼의정보를제공받기를원하는가에대해미리상의하도록권고했다. Ⅴ. 맺음말 업계를주도하는시퀀싱업체인 Illumina 의부사장 Matt Posard 는한인터뷰에서 유전체산업을인터넷산업과비교하였다. 애초에교육용이나단순히이메일을주 22 LG Business Insight 2014 1 29 2 5
고받기위한도구정도로치부되었던인터넷이 2000년에서 2012년사이에 500% 성장하였고오늘날인터넷이없는삶을상상하기어렵듯이유전체산업도우리일상에서빼놓을수없는매우중요한부분으로곧자리잡게될것이라는주장이다. 그렇지만의생물학분야는다른산업에비해특히발전의속도가느리다. 수백만명의목숨을살린최초의항생제페니실린은미생물이감염성질환을일으킨다는것이밝혀진 1870년으로부터 60년이지난이후에우연히발견되었지만분리와정제의어려움때문에그후로도약 15년이더지나서야실제로환자에게사용될수있었다. 그후에도페니실린에내성을나타내는균주들의등장으로시행착오를거듭하며더욱더향상된항생제가계속해서개발되고있다. 인간게놈프로젝트를수행한연구팀의일원이기도했으며현재는 MIT와하버드대학의유전체센터장으로재직중인 Eric Lander 박사는, 현재유전체의학은전체발전주기에서약절반정도에와있다고평가하면서이는항생제로따지면막페니실린이개발된단계정도라고말했다. Eric Lander 박사는 5-6년안에는질병을유발하는유전자들의카탈로그가완성될것이라예측하면서도그이후에도갈길이멀다고강조한다. 국내에서도유전체의학에대한관심이고조되고있다. 소비자유전체업체들이시장을주도하고있는미국과는달리, 의료법환경이다른국내에서는유전체분석기술을가진벤처기업들이영업력과자본을가진제약사들과협력을통해시장을형성하고있다. 주요유전체분석벤처업체인디엔에이링크, 매크로젠, 테라젠이텍스등은각각 SK 케미칼, 동아제약, 유한양행과연계하여유전체분석서비스를제공하고있다. 또한우리나라에서는주로국가기관의주도로유전체연구가이루어지고있는데그동안부처별로개별적으로이루어지던유전체사업이 2014년부터는 포스트게놈다부처유전체사업 으로통합되어운영되며향후 8년간 17개의유전체연구에약 6천억원이투입될예정이라큰기대를모으고있다. 제약사들의관심과정부의대규모투자는고무적이지만, 우리보다이미앞서유전체의학을위한토양을마련해온선진국들을따라잡기위해서는빠른시간안에대량의유전체정보를체계적으로데이터베이스화하는노력이시급하다. 중국정부의전폭적인지지를받아설립된유전체분석업체인 BGI가전세계유전체데이터의 20% 이상을잠식하고있는상황에서우리도흩어져있는정보를모으고새로운데이터를확보하기 우리나라에서도그동안부처별로개별적으로이루어지던유전체사업이 2014년부터는통합되어운영되며향후 8년간약 6천억원이투입될예정이다. LGERI 리포트 LG Business Insight 2014 1 29 2 5 23
선진국들은글로벌유전체공유연합을통해글로벌표준마련에나서고있는데우리나라는빠져있어아쉽다. 위한더부지런히뛰어야한다. 또한유전체정보의수집, 분석, 활용을위한표준마련도중요하다. 또한이미선진국들은글로벌유전체공유연합을통해글로벌표준마련에나서고있는데미국, 일본, 중국등을포함한 18개국이공동으로운영하는콘소시엄에우리나라는빠져있어아쉽다. 마지막으로지속적인시설투자와장기간의노하우축적을위해국가차원의장기적인전략을가지고꾸준히준비해나가는것이중요할것이다. 20세기에인류가컴컴한방에서작은손전등하나로힘겹게보잉 747의복잡한설계도를보면서비행기를만들려고애쓰고있었다고한다면, 인간게놈프로젝트이후우리는불이환하게켜진방에서설계도를온전히들여다볼수있게되었다. 그후지난 10여년간의기술과지식의발전으로우리는설계도면을따라기체를짓고있다. 이제부터할일은부속품들의성능을하나하나확인하며완벽하게기능하는지점검하는것이다. 그리하면미래에는유전체의학이라는비행기가인류를태우고안 전하게이륙하여헬스케어의혁신을향해거침없이날아가게될것이다. www.lgeri.com 24 LG Business Insight 2014 1 29 2 5