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바이오 경제 이끌 유망 기술 10가지는생명공학정책연구센터, "5~10년 내 기술 실현 가능할 것"
이연지 기자  |  yeonji0764@econovill.com  |  승인 2017.01.17  09:23:39

최근 4차 산업혁명이 언급되면서 '정밀 의료'에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있다. 그 핵심 기술로 주목 받는 것은 '유전체 분석'이다. 문제는 유전체 분석에 비용이 높아 상용화가 어렵다는 것이었다. 지난 10일 JP모건 헬스케어 컨퍼런스에서 미국 유전체분석장비업체 일루미나는 "100달러에 한 사람의 유전체 염기서열을 분석 가능할 날이 멀지 않았다"고 발표해 관심을 모았다. 2000년대 초 한 사람의 유전체 해독에 필요했던 비용은 약 30억달러(약 3조 5000억원). 지난 2011년 세상을 떠난 애플 창업자 스티브잡스도 죽기 전 유전자 검사에 10만달러(약 1억 1800만원)를 지불해야 했다. 그러다 2014년에는 일루미나가 차세대 기술을 개발하면서 유전체 분석 비용이 1000달러(약 118만원)까지 낮아졌다. 이제는 그 비용이 100달러(약 12만원)까지 떨어질 날도 머지 않은 듯 하다. 

이처럼 바이오 기술의 발전은 또 다른 시장을 열어주고 있다. 과거에 PC 가격이 낮아지고 보편화 되는 과정에 ICT 기술이 중요한 역할을 했던 것과 같은 맥락이다. 개인 유전체 분석 가격 하락은 그래서 의미가 있다. 지난 2006년 경제협력개발기구(OECD)는 바이오기술이 앞으로 20~30년 내에 정보통신기술(ICT)과 같은 파급력을 가질 것이라고 전망했다. 이른바 바이오 경제시대가 올 것이라는 분석이었다. ("[변화를 주목하라] 전산업 융합하는 바이오 경제시대 '성큼'" 기사 참고)

생명공학정책연구센터에서는 '바이오 미래 유망 기술' 10가지를 꼽아 소개했다. 향후 5~10년 내에 기술적으로 실현이 가능하면서, 바이오 경제에 파급 효과가 높을 것으로 전망되는 기술들이다.

생명공학정책연구센터 관계자는 "가장 가까운 시기에 이뤄질 것으로 기대되는 기술 중 하나는 '역학정보분석기술'로 인공지능이나 빅데이터 분석기술을 활용해 감염병 발생과 바이러스 확산을 예측하는 것"이라며 "최근 국내 농가에 큰 피해를 입혔던 조류독감 같은 감염병 확산을 사전에 예측하고 대비하는 데 활용할 수 있을 것"이라고 설명했다. 이어 "(소개하는) 미래유망기술은 조만간 다가올 바이오경제시대와 4차 산업혁명을 준비하기 위해서 우리가 확보해야 할 경쟁력에 대한 연구개발 주제를 제안한다는 점에서 의의가 있다"고 강조했다. 

   

1. 대규모 임상 유전체 정보관리기술(Clinico-genimic big data management)

대규모 임상 유전체 정보관리 기술은 질병을 예방하고 치료하기 위한 임상 및 유전체 정보를 통합 관리하는 것을 말한다. 임상과 유전체 정보의 데이터베이스(DB) 구축부터 시작해 분석 및 클라우드 활용 기술을 거쳐 최종적으로는 인공지능 기반 임상의사결정지원시스템까지 이르게 될 전망이다. 오는 2020년에는 다양한 질병의 임상 정보와 유전체 정보가 통합된 DB가 구축되고 관리할 수 있는 기술을 실현할 수 있을 것이라는 분석이다. 이를 기반으로 2022년에는 맞춤 치료를 위한 의사 결정 지원이 가능할 것으로 기대된다. 

이 기술은 기존에 있던 임상 기반 치료에서 개인 유전체 정보를 통합 활용함으로써 정밀 의료 구현에 기여할 것으로 보인다. 글로벌 정밀의료 시장 규모는 2015년 45조원에서 2025년 147조원으로 성장할 전망이다. 미국뿐 아니라 국내에서도 관련 데이터베이스 구축 등 정밀의료에 대한 투자가 이뤄지고 있다. 

2. 단일세포 유전체 분석기술(Single cell genomics)

이 기술은 쉽게 말해 조직에서 단일 세포를 분리해 DNA, RNA 등의 유전체 정보를 분석하는 기술을 말한다. 개별 세포에 대한 특징을 이해할 수 있기 때문에 암세포와 같은 질병 세포에 맞춤형 치료가 가능해질 전망이다. 

염기서열분석(NGS)은 비용이 많이 소요된다. 그 비용을 낮추는 것이 관건이다. 현재는 암세포 진화 과정을 연구하는데 단일세포 분석기술을 적용하고 있고, 단일세포 분석기기도 개발 돼 있다. 하지만 아직 그 기술은 초기 단계에 불과하다. 다만, 미국 유전체분석장비업체 일루미나가 '100달러'를 언급한 것처럼 유전체 분석 비용을 낮출 수 있는 기술이 머지 않아 나올 것이라는 기대가 점차 높아지는 추세다. 

3. 역학정보분석기술(Ingoepidemiology)

역학정보분석기술은 인공지능 및 빅데이터 분석기술을 활용해 감염병 발생과 바이러스 확산을 예측하는 기술을 말한다. 앞으로 일어날 것을 예측하는 것이기 때문에 효율적으로 감염병 예방 관리 시스템을 만들 수 있고 미래에 일어날 질병에 대응할 수 있게 된다. 신종 바이러스성 질병이 발생했을 때 초동 대처에 도움을 주고 질병 예방 및 완치율 극대화에 영향을 줄 수 있는 것.

예를 들면 지난 2015년 국내에 퍼졌던 메르스와 같은 바이러스성 질병에 대처할 수 있게 된다. 이 분야에 대해서는 아직 국내의 경우 법안 개정이 이뤄지지 않은 상태로, 감염병 확산 경로 예측에 초점이 맞춰져 있다. 경로 예측도 중요하지만, 앞으로는 감염병의 원인이 되는 원인균 자체 변이에 대한 예측을 할 수 있는 시스템이 필요할 것이라는 분석이다. 

4. 모바일 인공지능 진단기술(Mobile AI diagnostics)

이 기술은 모바일 기기에 내장된 센서로 데이터, 문자, 음성, 통신 등을 분석해 질병의 예방·진단·관리에 응용할 수 있다. 특정 질병에 대한 원인을 추적하거나 치료 경과를 관찰할 수 있다는 장점이 있다. 모바일 헬스케어 시장에 큰 영향을 줄 수 있는 기술로 꼽힌다.

최근 의료업계는 '예방'에 중점을 두고 있는데 개인 모바일을 통해 모니터링이 가능하다는 점에서 질병 관리와 예방이 가능할 것으로 기대를 모으고 있다. 2027년에 정보 집적화와 빅데이터 분석으로 관련 기술을 확립할 수 있을 것이라는 전망이다. 현재는 웨어러블에서 심박수 등을 측정, 모바일로 정보를 전달하는 기능 등이 상용화 돼 있다. ("[변화를 주목하라] 모바일 시장에서도 핫한 '스마트 헬스케어'" 기사 참고)

5. 웨어러블 건강관리기술(Wearable health device)

앞서 언급한 모바일 인공지능 진단기술과 더불어 생체 신호를 실시간으로 수집해줄 웨어러블 기기도 함께 발전할 것으로 보인다. 단순 정보 수집이 아닌, 데이터 분석을 통한 건강 관리 기술로 이어질 것이라는 전망이다. 개인에게 맞춤형 진단을 해주고 생활 습관에 대한 정보를 제공, 질병 예방에 도움을 줄 수 있는 기술이다. 

글로벌 웨어러블 헬스케어 디바이스 시장의 경우 2013년 5억달러에서 2017년 55억달러로 가장 최근에 연평균 82%의 급격한 성장을 보일 전망이다. 2018년에는 건강 관련 센서들이 단일 칩으로 개발 돼 착용형 센싱 디바이스로 상용화 될 것으로 예상된다. 2023년에는 지속적으로 모니터링이 가능한 신체 이식형 칩도 개발될 것으로 기대된다. 다만, 현재는 디바이스 사용 과정에서 일어날 수 있는 보안이나 사생활 침해 논란에 대한 부분이 존재한다.

   

6. 유전자 편집을 통한 질병치료기술(Genome editing-base gene/cell therapy)

유전자 편집 기술은 유전자가위를 활용, 세포 내 유전자를 편집하는 방식으로 질병을 치료하는 기술이다. 해결책이 밝혀지지 않은 희귀 유전자 질환, 치료 효과가 미미한 난치질환에 매우 효과적이다. 추후에는 치료 소외 계층에 치료 기회를 제시할 수 있을 것으로 보이며, 고령화로 인해 확대되고 있는 감염성 질환 및 난치성 질환의 치료법을 제시할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 

특히 유전자가위 기술의 경우 조기 상용화가 관건이어서 많은 이들의 관심이 모아지고 있다. 오는 2018년에는 감염성 질환에 대해서 최초로 유전자 편집 기반 치료제를 미국 식품의약국(FDA)이 승인 할 것으로 전망된다. 다만 생식세포나 배아교정에 관한 법이 미비해 이에 대한 논란이 존재하며, 관련 기술 발전에 따라 사회적 논의와 관련법 제정이 필요하다는 목소리도 높아지는 추세다.  

7. 순환 종양세포 DNA 탐지기술(Circulating tumor DNA detection)

암 환자의 말초혈액에서 순환하고 있는 암세포와 순환 DNA를 탐지하는 기술이다. 혈액 내에 있는 종양세포나 DNA를 통해 검사하는 것이기 때문에 고통은 줄이면서 정확한 분석 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. '액체 생체검사'를 가능하게 하는 기술 중 하나다. ("[변화를 주목하라] 액체생체검사① 암 조직검사 시장 바꿀까" 기사 참고)

체외진단 중에서는 정확도가 가장 높은 것으로 알려져 있어, 분자 진단시장에서 주목받고 있다. 암 재발 여부를 검사할 수 있고, 항암 치료의 효과도 확인할 수 있는 기술이다. 글로벌 시장에서는 많은 기업들이 진단에 대한 기술을 개발 중이며, 국내에서는 아직 미비한 상태다.

8. 연속식 혈당측정기술(Continuous glucose monitoring)

연속식 혈당측정기술은 혈액을 채취하지 않고 혈당을 연속적으로 측정하는 고도화된 센서 기술을 말한다. 센서가 피부를 투과해 체액을 탐지하는 방식이다. 채혈 없이 간단하게 혈당 측정이 가능해 당뇨 환자에게 큰 영향을 줄 것으로 기대된다. 저혈당 쇼크, 지속적인 고혈당 노출로 인한 합병증 등을 최소화 해줄 전망이다.

상용화 가능할 제품 개발은 꾸준히 이어지고 있다. 미국 제약전문업체 애보트(Abbott) 팔뚝에 동전 크기의 작은 패치를 부착해 2주간 혈당을 측정하는 제품을 만들었다. 국내 포스텍 연구팀은 눈물로 글루코스를 분석할 수 있는 센서를 개발해 콘텍트 렌즈에 넣는데 성공했다. 추후 혈당 측정 기능을 갖춘 렌즈를 개발할 계획이다. 연속 혈당 측정기의 본격 상용화는 2019년 즈음일 것으로 예상된다. 

9. 생체 내 직접교차분화기술(in vivo direct reprogramming)

이 기술은 재생의학 분야의 패러다임을 바꿀 것으로 기대를 모으고 있다. 생체 내에서 재생이 필요한 세포를 직접 만드는 기술로, 체외 조작 없이 내부에서 이뤄진다. 생체 내에서 직접교차분화를 유도해 질환을 치료하는 방법으로 재생의학에 있어서 근본적 방법론까지 변화시킬 것으로 관심을 모으고 있다. 재생의학은 세포, 조직, 장기 등을 대체하거나 재생시켜 원래 기능을 할 수 있도록 복원시키는 것을 말한다. 

현재 재생의학은 생체외부 조작 혹은 이식으로 치료가 이뤄지고 있다. 최근에는 줄기 세포를 활용한 치료법들이 관심을 받고 있다. 줄기세포 기술을 활용한 기술은 점점 시장이 확대되는 추세다. 글로벌 유도만능줄기세포(iPSC) 시장 규모는 2018년까지 연평균 20% 성장할 전망이다. ("[변화를 주목하라] 조건부 허가범위 확대, 세포치료제 날개 달았다" 기사 참고) 

10. 후성유전학적 발생·분화 조절기술(Epigenetic regulation of development)

이 기술은 후성유전학적 방법으로 발생하거나 분화하는 과정의 광범위한 유전자 발현을 조절하는 기술이다. 정교한 조절을 통해 원하는 세포를 만드는 것을 말한다. 재생의료시장에서 고품질의 세포 개발이 요구되고 있으며, 향후 보다 정밀한 재생 의료를 가능하게 할 것으로 전망된다. 

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