미래의학 10大 기술
공상과학 영화에서만 보던 최첨단 기술이 집약된 의학 기술이 급속히 발전하고 있다. 최근 고려대의료원은 미래의학 10대 기술을 선정했다. 고려대의료원 이기형 의료원장은 "환자가 체감할 수 있을 정도로 가까운 미래에 실현 가능한 10대 기술을 선정했다"며 "10년 정도 지나면 IoT(사물인터넷), AI(인공지능), 빅데이터 등의 첨단 기술이 접목된 미래형 병원을 만날 수 있을 것"이라고 말했다.
[정밀 진단 분야]
1. 암 정밀 진단·치료
현재 암 환자는 유전자를 분석하고 그에 맞는 약 처방을 받고 있다. 앞으로는 유전자와 효과가 좋은 치료 약을 매칭해 데이터화 해서 보다 빠르게 환자 맞춤 치료가 가능해질 것이다. 고려대의료원 박종웅 의무기획처장(정형외과 교수)은 "현재는 암에 걸리면 효과 좋은 표적치료제를 찾기 위해 수많은 검사를 해야 하고, 어렵게 찾은 표적치료제가 환자에게 맞지 않을 땐 또 다시 검사를 해야 한다"며 "이 과정이 짧게는 3주, 길게는 석 달까지 걸린다"고 말했다. 환자 유전자 정보와 치료 데이터를 활용하면 짧은 시간 안에 최적의 표적치료제를 찾을 수 있다. 진단에 쓰이는 비용도 줄일 수 있다.
2. 클라우드형 공유 병원정보시스템
클라우드형 공유 병원정보시스템은 환자의 진료 기록(EMR)과 함께 유전 정보, 생활 습관을 체계적으로 데이터화 한 빅데이터 클라우드 플랫폼이다. 이 플랫폼은 국내는 물론 전 세계 다른 병원에도 공유가 돼 환자는 전 세계 어느 병원에 가도 맞춤형 치료를 받을 수 있다. 박종웅 교수는 "병원에 직접 방문하지 않고도 각종 웨어러블 디바이스를 통해 개인의 유전체에 따라 질병을 조기발견할 수 있도록 사전에 검사를 권하고, 생활습관을 개선하도록 할 것"이라고 말했다.
3. 칼을 대지 않는 체액 생검
암 확진을 위해서는 조직 생검을 해야 한다. 그러나 생검 위치에 따라 상이한 결과가 도출될 수 있고, 신체 조직을 일부 떼내기 때문에 환자에게 부담이 있다. 체액 생검은 혈액·침·땀·눈물 등 체액을 검체로 하여 DNA·RNA·단백질 등을 정밀하게 분석, 질병을 진단하는 방법이다. 간단하고 빠른 검사가 가능하며 비침습적이기 때문에 통증이나 후유증이 없다. 질병 진단 후 추적에도 유용하다.
[환자 맞춤형 정밀 치료]
4. AI 기반 신약 설계
신약 개발에는 평균 10년의 기간과 1조원의 비용이 소모된다. 신약 개발에 들어가는 막대한 시간과 비용은 대부분 신약 후보 물질을 찾는 데 들어간다. 고려대의료원 한창수 대외협력실장(정신건강의학과 교수)은 "모든 약은 화학 구조식이 있는데, 약의 화학 구조식과 효과를 내는 질병·증상을 연계시켜 인공지능이 학습하도록 하면, 향후 인공지능이 목적에 따라 신약 후보 물질을 추려주게 된다"고 말했다. 이러한 후보 물질은 최종적으로 임상 테스트만 거치면 되므로, 신약 개발 기간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.
5. 장기 칩(Organ-on-a-chip) 기술
인간의 장기(臟器) 세포를 특수 칩에 올려서 배양해 장기와 비슷하게 만드는 'Organ-on-a-chip(장기 칩)' 기술은 신약 개발에 용이하게 활용될 수 있다. 사람을 대상으로 신약 임상을 하기에는 위험성이나 한계가 있는데, Organ-on-a-chip에 신약을 접촉시키면 약물 반응과 흡수율 등을 쉽게 파악할 수 있다. 또한 심장, 폐, 간, 혈관, 뇌 같은 다양한 Organ-on-a-chip을 모아 놓고 여기에 환자의 질병 세포를 이식하면 Patient-on-a-chip(환자 맞춤 장기 칩)이 되는데, 이를 이용해 약물 반응을 테스트함으로써 동물 실험의 윤리적인 문제를 해결할 수 있다.
6. 유전자 가위
유전자 가위는 특정 유전자 부위를 잘라내는 효소 단백질(CRISPR-Cas9)이다. 유전적 질병이 더 이상 진행되지 않도록 효소 단백질을 체내로 넣어 특정 유전자를 잘라내면 유전자가 자가수리 되면서 유전병의 위험이 없어진다. 정상 유전자를 삽입해 치료할 수도 있다. 유전자 가위 기술은 배아·태아 단계에서 시도해 볼 수 있으며, 그동안 치료가 어려웠던 유전병, 암, 혈액병, 혈우병 등의 난치병 치료의 대안으로 주목받고 있다.
7. 휴먼 마이크로바이옴
장내 미생물이 질병의 주요한 원인이라는 것이 밝혀지고 있다. 생활 습관이나 환경 변화에 따라 장내 미생물의 균형이 깨지면 아토피 피부염이 발생하기도 하고, 비만 같은 대사성 질환이 발생하기도 한다. 마이크로바이옴 연구는 미생물을 인간의 신체 일부로 인식하며, 특정 질병과 장내 미생물 사이의 관계를 밝히는 것이다.
[정밀 재생 및 재활]
8. 3차원 장기 프린팅
세포, 성장인자 등 바이오잉크를 활용한 3D프린팅 기술이 의료 분야에 적용되고 있다. 이 기술이 발전하면 인공심장, 인공폐와 같은 맞춤형 인공장기를 만들어 낼 수 있다. 귀와 코 같은 신체의 일부를 만들어 외상 치료에도 활용할 수 있다. 현재 세계적으로 3D프린팅을 이용해 인공혈관 프린팅과 이식, 간 조직 프린팅과 쥐 이식에 성공했다. 고려대의료원도 3D프린팅을 이용해 사람 두개골 이식 수술을 성공했다.
9. 착용형 소프트 로봇
미래에는 무겁고 딱딱한 로봇이 아니라 작고 가볍고 부드러운 착용형 로봇이 확산될 것이다. 고려대 의대 의공학교실 김승종 교수는 "의료진을 도와주는 로봇이 활발하게 개발되고 있다"며 "센서가 달린 글로브를 끼우고 환자의 이마나 손목에 대면 체온·맥박을 측정할 수 있는 센서 글로브, 간호사가 환자를 부축이며 재활을 시키는 데 힘을 보태는 착용형 로봇 등이 대표적인 예"라고 말했다.
10. 메모리 에디팅
뇌의 기억을 편집할 수 있는 의료 기술도 도입 예정이다. 한창수 교수는 "미국에서는 VR 가상현실을 이용해 군인들의 전쟁 트라우마 치료에 성과를 얻었다"며 "최근에는 해마에 전기 자극을 줘 단기 기억을 장기 기억으로 전환시켜주는 실험에도 성공했다"고 말했다. 공포심을 학습한 달팽이의 RNA를 다른 달팽이에 이식한 기억 이식 실험도 성공했다. 메모리 에디팅 기술은 지우고 싶은 트라우마는 지워주고, 죽어있던 기억은 되살려 치매와 같은 질병은 치료하며, 더 나아가 경험하지 못한 체험이나 기술을 이식시켜 줄 수 있다.