2020년대 헬스케어와 의학 분야의 혁신전망 > News Insight

디지탈시대를 살아가면서 온갖 노력을 함에도 불구하고 여전히 사회적 합의를 이끌어내지 못해 미래의 성장엔진인 디지털 바이오 기술융합기반의 경제를 완벽하게 진입하지 못하고 있다. 미래의 헬스케어와 의약분야를 예측하면서 건강관리의 월마트화 (Walmart-ification), 가상현실을 이용한 치료, 스마트폰 앱으로 사용하는 초소형 초음파 진단기기, 마음을 읽는 팔찌 등과 같은 엄청난 소식을 들으면서 앞으로 2020-2029년까지 2020년대의 헬스케어와 의학 분야의 혁신을 조명하여본다. 

미래는 누구도 정확히 예단할 수 없지만, 2020년을 보내고 2021년을 맞으면서 다소 성급하게 헬스케어와 의학분야를 포함하는 보건의료 분야의 변화를 전망한 타임(Time)지​를 참조하여 보았다. 타임(Time)지​는 2020년 10월에 헬스케어 및 의학 분야를 리드하는 선두기업 관계자들과의 대담을 통해서 2020년대 세계 보건의료에 큰 변화를 가져오게 할 수 있는 영향력이 큰 12개의 혁신분야를 논의하고 발표(12 Innovations that will change health care and medicine in the 2020s, 2020.10.25.)하였다. 타임지는 혁신 헬스케어 및 의료기술 12가지를 발표하였는데, 그 내용을 정리해 분류해보면 '헬스케어 장비', '첨단의학' ,그리고 '생물 정보기술'의 3가지 영역으로 나눠진다. 그 내용을 바탕으로 분야별 설명과 함께 사용계획이나 전망 등을 짚어보고자 한다.

 1. 헬스케어 장비

   1) 의학용품 공급 드론(Drone-delivered medical supplies)

      'USP'사(社)는 2020년 3월부터 North Calolina Raleigh에 있는 150yd(약 137m)떨어진 두 병원분원 간 드론을 이용해서 혈액, 조직 등 중요한 의료시료를 전달하는 시험 프로그램인 “Flight Forward”를 실시하여 성공하였다. 비록 짧은 거리이지만 Proof of        concept의 성공으로 2020년 10월, FAA(Federal Aviation Administration) 인증(gran)을 획득하여 향후 2년 이내에 미국 내에 20개 병원에 소변(Urine), 혈액, 조직뿐만 아니라 의약품, 수혈할 혈액 등 다양한 의료자원을 서비스할 것으로 'USP' CEO David abney가 전망하였다. 단지 USP사만 FAA에서 승인받은 것이 아니고, 'Wing', 'Walgreens', 'Fedex' 등도 승인을 받았다. 시험 프로그램의 성공뿐만 아니라 이미 실리콘 밸리의 스타트업(Stratup)인 'Zipline'은 실제로 아프리카 가나(Ghana)와 르완다(Rwanda)의 농촌마을에 의료품을 드론으로 전달하고 있다.

    2) 사람 마음을 읽는 팔찌(A wristband that can read your mind)

      장치 제조업체인 'CTRL-Labs'사는 컴퓨터 화면상에 입력하지 않고 단지 두뇌로 생각하는 것으로 신경의 전기적 자극을 신체에 전달하고 거의 순간적으로 해당되는 근육을 움직이고 마음대로 조절할 수 있는 손목 팔찌형태인 CTRL kit를 개발하였다. CTRL-Labs사 CEO인 Thomas Reardon은 인간이 기계의 노예가 되는 것이 아니라 마음만 먹으면 기계를 마음대로 부릴 수 있을 것으로 전망하고 있다. 이 기술을 활용하면 뇌졸중이나 신체일부 절단된 환자가 회복되고 재활할 수 있는 새로운 솔루션을 개발하였다, 나아가서는 파킨슨병, 다발성 경화증 및 신경퇴행성 질환에 걸린 환자에게 재활과 접근성을 제공할 수 있는 기술이 될 것으로 기대한다.

    3) 스마트폰 앱으로 사용하는 초소형 초음파기기(An ultrasound in your pocket)

       전 세계 40억 이상의 인구가 의료 영상 이미지 혜택을 받지 못하고 있지만 손안에 들어가는 크기의 초소형 초음파 영상 기기를 만드는 “Butterfly iQ” 덕분에 많은 사람이 원하는 장소에서 쉽게 의료영상 서비스를 받을 수 있게 되었다. 병원에서 사용하는 10만 달러 짜리의 초음파 의료영상 기기대신 아이폰(iPhone)앱에 연결하여 어떤 곳이든 이동 가능한 단지 2천 달러의 저렴한 휴대용 초음파기기인 “Butterfly iQ”를 선보이고 있다. Yale대학 유전학 연구자이자 창업자인 Jonathan Rothberg는 “Butterfly iQ”를 150개국에는 판매하고, 살 수 있는 경제적 능력이 없는 나머지 53개국에는 The Gates Foundation에서 무상으로 분배하여 전세계 지구인에게 의료 민주화를 실현하게 될 것으로 기대하고 있다.

    4) 3차원 디지털 심장(3-D digital heart)

       심장에 문제가 있다고 의심하는 환자는 동맥이 막히거나 좁아지는 것을 진단하기 위해 일반적으로 침습적 카테트(Invasive catheterization) 삽입이 필요하고 이후 의사는 풍선 혈관 성형술(Balloon angioplasty)이나 스텐트(Stenting) 삽입술을 포함하는 몇 가지 시술로 혈류 개선방법을 선택하여 치료하고 있다. 수술이 필요한 침습적 진단 방법을 피하면서 치료방법을 개선하기 위해서 전 스탠포드(Standford)대 교수였던 Charles Taylor는 3차원 디지털 심장인 “HeartFlow”를 출시하였다. HeartFlow시스템은 회전, 확대 및 줌(Zoom)이 가능하여 용이 하게 개인 맞춤형 3차원 모델을 만들고, 의사는 컴퓨터 화면에서 다양한 시뮬레이션을  할 수 있어서 카테터 삽입과 같은 침습적 시술을 사용하지 않고도 정확하고 안전하게 동맥혈관 질병을 진단하고 환자에게 위험성이 없이 더 좋은 치료를 받을 수 있게 하였다. 

   2. 첨단의학  

    5) 당뇨병 치료용 줄기세포(A stem cell cure for diabetes)

       125만명의 제1형 당뇨병(Type 1 diabetes) 미국인 환자는 평생 동안 주의깊은 식사와 매일 맞는 인슐린(Insulin) 주사와 혈당 검사로 고통을 느끼고 있다. 제1형 당뇨병은 인체 내 췌장의 베타세포(beta cell)가 파괴되어 인슐린을 만들지 못하기 때문에 체외에서 인슐린을 공급하여야 하는데, 하바드(Havard)대학교  생물학자인 Doug Melton은 인슐린을 생산하는 베타 세포을 대체하는 줄기세포 만드는 방법을 개발하였다.Melton이 당뇨병에 관심을 갖게 된 것은 그의 아들 Sam 과 딸 Emma 때문이고 10년전에 당뇨병연구를 시작했고, 그의 아들과 딸의 이름을 딴 “셈마 치료(Semma Therapeutics)”를 2014년에 공동 설립하였고,  2020년 여름에 'Vortex Pharmaceuticals'에 9억 5천만 달러($ 950백만)에 인수되었다. 기술의 핵심은 수백 만개의 인슐린 생산 베타세포를 내재한 이식 가능한 작은 장치로 면역세포는 차단하고, 면역 거부현상은 막으면서도 인슐린과 포도당은 자유롭게 이동되는 장치로 동물실험에서는 성공 하였다. 인체 시험에 성공한다면 수많은 당뇨병 환자에게 인슐린 주사를 맞지 않을 뿐만 아니라 보통 사람들과 같이 먹고 마시면서 살아갈 수 있는 자유로움을 선물할 수 있을 것으로 예상 된다.

  6) 암 연구에 파격적 접근 (A disruptive approach to Cancer research) 

     전 facebook 회장이자 'Napster' 공동창업자인 Sean Parker가 설립한'The Parker Institute for cancer Immunotherapy'는 암 분야 세계 최고 기관인 'Memorial Sloan Kettering', 'Stanford, the MD Anderson Cancer Center'등과 네트워크(network)를 형성하여 새로운 근원적인 혁신 중 하나인 의료 연구의 새로운 접근 방향을 제시하였다. 전통적인 연구를 혁신을 통해서 발전 장애물을 식별하고 제거하는 것을 목표로 하였고 저렴한 비용으로 몇 년이 아닌 몇 주안에 주요 임상시험을 시작할 수 있고 연구를 통해 얻어진 발견에 대한 보상은 산업화 후에 받도록 규정하였다. 2016년 설립된 이래, 이미 11개의 임상시험 프로젝트(projects)를 진입시켰고 2,000편의 논문을 발표하였다. 

  7) 건강관리의 월 마트화 (Walmart-ification of health care)

     세계에서 가장 큰 소매상인  월마트(Walmart)는 2020년 9월  의료 쇼핑몰인 'Health center'를 개장하여서 의료서비스분야 새로운 시장을 창출하였다. 주 상품은 1차 진료로 기초적 관리, 시력, 치과 검진과 실험실 작업, x-ray, EKGs, 상담, 카운슬링, 다이어트 관리의 상담까지로 하고 가격도 보험적용 없이 건강검진은 연간 30달러, 상담 시는 45달러로 저렴하지만, 활성화 될 시 잠재적 시장은 엄청날 것으로 판단한다. 'Walmart' 의료서비스 쇼핑몰을 주도하는 'Humana' 전(前)임원인 Sean Slovenski는 Walmart의 일반 상품의 공급업체와 마찬가지로 의사 및 의료 전문가들도 매일 저렴한 가격을 경쟁적으로 결정해야하는 방식에 적응해야 할 것이다”이라 이야기하고 있다. 하지만, Moody's 분석가 Charles O’Shea는 “건강 관리의 상품화는 식품 판매보다도 몇 배는 더 까다롭다고 어렵다고 경고하고 있다.

  8) 가상현실 이용 신체 재활 (Rehab in Virtual reality) 

     벨기에 출신의 바이오 메디칼 엔지;니어링(Biomedical engineering)전공의  Van de Keere 박사(Ph D)​는 사고로 경추 손상으로 감각기능 장애로 3년 동안 강한 신경학적 재활 훈련을 받으면서 기억되는 반복되고 지루한 재활치료 뿐만 아니라 회복되는 속도가 너무 느린 것에 자극을 받았다. 이런 자극을 극복하기 위해서 가상현실(VR)을 기반으로 런던기반 스타트업인 'Immersive Rehab'을 설립하였다. 가상현실은 운동의 범위와 유형을 다변화로 뇌가소성을 활용하여 신경경로를 복구할 수 있었다. 간병인은 진행측정 프로그램을 조정하여 데이터 양을 늘일 수 있어서 단조롭고 실망스러운 재활교육의 개선하였고, 재활지원 봉사자와 치료사의 열성적 피드백으로 현재 미국, 유럽에서 임상시험 진행을 준비하고 있다. 

3. 생물정보 기술

  9) 가장 큰 Big Data(The biggest Big Data)

    수천만 명의 사람들이 전통적인 혈압계 모니터뿐 만아니라 스마트 시계(Smart watch)와 같은 웨어러블(Wearable)기기로 건강을 지키고 있다. 미국 캘리포니아에 근거를 둔 빅데이터 회사 'Evidation'는 3백만 명 자원자들이 제공하는 수조 개의 데이터를 신약개발, Life style 연구 등에 사용할 수 있도록 익명으로 검색하는 방법을 개발하였다.'Evidation'은 'Sanofi' 및 'Eli Lilly'와 같은 글로벌 제약회사와 협력하여 해당 데이터를 분석하였고, 잠(Sleep)과 다이어트(Diet)로부터 인지 건강 패턴에 관한 수십 건의 논문이 이미 동료평가(Peer-review)가 이루어지고 있다. 'Evidation' 창업자 Christine Lemke을 위해 진행 중인  만성고통을 효과적으로 측정하는 신기술 과제는  Lemke개인이 겪고 있는 '등(Back)에서 빈번한 고통이 발생하는 희귀 유전병'의 병인(病因)을 알수 있게 할 것이다. 'Evidation'은 희귀 유전병 프로젝트 수행을 위해 Brigham and Women’s Hospital과 협력하고 있다.

 10) 더 다양한 세계 바이오 뱅크(A more diverse global biobank)

     세계 전체 인구비중으로 보면 소수그룹인 백인(Caucasian)를 대상으로 해독한 인간 유전체가 거의 전체 해독된 인간유전체의 80%를 차지한다는 점은 개인맞춤형 의학 발전에 중요한 한계점으로, 지구상 다양한 인종에 적합한 맞춤형 약품 개발하는데 사각지대 역할을 하였다. 이러한 인종 간 유전정보량의 한계를 극복하기 위해 Abasi Ene-Obong 박사는 아프리카 54개국의 이름으로 나이지리아에 기반을 둔 스타트업(Startup) '54gene'을 설립하고, 아프리카 대륙의 여러 인종 자원자로부터 유전물질을 공여받아 아프리카인에 적합한 맞춤형 약품개발을 목표로 하고 있다. 만약 아프리카인의 DNA 근거로 시장성이 있는 약품개발로 이익을 창출된다면 아프리카 자체가 큰 이익을 얻을 수 있을 것으로 예상하고 있다. '54gene'와 협력하여 개발된 약품의 시장 계획은 우선적으로 아프리카 국가를 포함시키기로 약속을 하였다.   

 11) 암 진단 인공지능(Cancer diagnosing artificial intelligence)

     폐암의 징후는 말기 암이 될 때까지 잘 나타나지 않아서 치료하기가 어렵다. 조기에 고위험군의 환자를 판정할 수 있는 CT(Computed Tomography) 스캔(Scan)은 환자의 죽음에 대한 위기를 감소시킬 수 있다. 하지만, 미국 NIH는 CT 스캔을 받은 환자의 2.5%가 방사선 전문의의 잘못된 진단으로 불필요한 침습적 치료를 견뎌냈다는 놀라운 사실을 발견하였다. 구글(Google) Health팀 연구책임자인 Shravya Shetty는 인공지능으로 해결할 수 있다고 믿고 지난 2년 동안 폐암 진단에 있어서 인간 방사선 전문의를 능가하는 AI 시스템을 구축하였다. 45,000개 이상의 환자 CT 스캔에 대해 교육을 받은 Google의 알고리즘은 6명의 방사선 전문의로 구성된 대조군보다 5% 이상의 암 사례를 감지하고 11%나 낮은 오탐지율을 기록하였다. Shravya Shetty는 조기에 폐암진단을 약속하지만, 여전히 어디에 AI가 있는지와 어디에서 할 수 있는지 알 수 없지만 의료 잠재가치가 큰 것은 사실이라 말해서 조속한 환자에 대한 실용적 사용을 강조하였다.

 12) 모든 과학논문을 읽는 인공지능(AI to read every science paper) 

     개개인의 과학자가 다 이해하기는 너무 많은 매년 200만편 이상의 동료평가 (peer review)가 된 연구논문들이 발표되고 있다. 하지만, AI와 같은 기계는 이런 수 많은 과학논문을 접근할 수 없는 인간능력의 한계점을 충분히 뛰어 넘을 수 있었다. 'BenevolentAI'는 이전에 간과되었던 유전자, 약물 및 질병 간의 관계를 찾기 위해 연구논문, 임상시험 결과 및 기타 생의학 정보자원을 샅샅이 뒤지는 알고리즘을 개발하여 짧은 시간 내 모든 논문들을 읽고 이해할 수 있었다.Google 및 Facebook 임원 및 영국 인터넷 안전 및 보안 장관을 역임한바가 있는 'BenevolentAI' CEO인 Joanna Shields는 일자리 착취와 온라인 남용으로부터 보호하는데 소홀한 기술 산업로 빈번한 비판되어온 온라인 기술의 힘을 선의로 활용할 수 있는 기회로 'BenevolentA'를 사용 할 것을 권고하고 있다. 즉, AI는 어떤 처리나 수고도 없이 질병을 진단할 수 있게 하는 간소화와 신약개발의 획기적 기술혁신으로  미래 의료 산업 변화를 유도할 수 있을 것으로 전망하였다. 

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