※ 미래의학 10대 선도기술

1. 암 정밀 진단·치료(Cancer Precision Medicine)

미래의 암 진단은 유전체 분석을 통해 보다 정밀해질 것입니다. 획득된 개인의 유전체 분석 정보는 가족력과 생활 패턴까지 함께 데이터화 되어 인공지능 빅데이터 분석 과정을 거치게 됩니다. 또한, 다양한 임상 데이터 조합과 분류가 동시에 이루어지기 때문에 발병하기 전에 예방법을 제시하거나 발병 하더라도 최적의 개인 맞춤형 치료법을 도출해줄 것입니다.

2. 클라우드형 공유 병원정보시스템(Cloud–Hospital Information System)

클라우드형 공유 병원정보시스템은 환자의 유전 정보 뿐만 아니라 임상정보와 생활 환경 및 습관 정보까지 체계적으로 데이터화하여 연구개발하는 빅데이터 클라우드 플랫폼입니다. 이 클라우드 플랫폼을 통해 서로 떨어져 있는 병원간의 정보 공유가 간편해지고 진단뿐만 아니라 맞춤형 치료법 도출도 빨라지게 됩니다. 또한 플랫폼과 모바일 디바이스의 연계를 통해 사전 예방과 사후관리

까지 실시간으로 모니터링 할 수 있습니다. 나아가 새로운 의료 서비스와 의료정보 지식 등 혁신적 미래의료를 창출할 것입니다.

3. AI 기반 신약 설계(AI-based Drug Design)

평균적으로 신약 개발에는 10년의 기간과 1조원의 비용이 소모됩니다. 이토록 막대한 시간과 비용은 대부분 신약 후보물질을 찾는데 들어갑니다. 하지만, 전 세계의 논문, 임상 정보 등의 데이터를 체계화하여 네트워크로 연결한 인공지능 딥러닝 기술은 최적의 화학 구조식을 계산하여 도출함으로써 최상의 신약 후보 물질을 추천해 주게 됩니다. 이렇게 추려진 후보 물질들을 최종적으로 안전한 임상 테스트만 거치게 되어 신약 개발 기간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

4. 체액생검(Liquid Biopsy)

기존의 암 진단 방식은 발병 부위의 조직생검이 일반적이었습니다. 하지만 종양 덩어리의 비균질성으로 인해 생검 적용 위치에 따라 상이한 결과가 도출될 수 있다는 단점이 있으며 침습적 의료행위이기 때문에 위치에 따라 검사가 어렵거나 환자의 부담이 있다는 단점이 있었습니다. 최근에는 이에 대한 대안으로써 체액생검이 주목 받고 있습니다. 체액생검은 체액을 검체로 하여 DNA, RNA, 단백질 등을 정밀하게 분석하여 진단하기 때문에 임상적 유용성이 높아집니다. 또한 비침습적인 검사이기 때문에 침습적인 조직 생검과 달리 통증이나 후유증이 없어 안전하고 빠르며 암 뿐만 아니라 다양한 질병 진단과 변이 추적에도 유용합니다. 앞으로 체액생검 기술을 통해 병원에 오지 않고 일상생활 중 생애전주기에 걸쳐 각종 질환에 대한 진단이 가능해질 것입니다.

5. 휴먼 마이크로바이옴(Human Microbiome)

기존에는 인간의 DNA정보와 세포 분석만으로 질병의 원인을 파악하려 했습니다. 하지만, 장내미생물의 균형이 질병 유발의 주요한 원인이 되고 있음이 밝혀졌습니다. 생활 습관이나 환경 변화에 따라 장내미생물의 균형이 무너지게 되면 아토피 피부염이 발생하기도 하고, 비만 같은 대사성 질환이 발생하기도 합니다. 그렇기 때문에 마이크로바이옴 연구는 미생물을 인간의 신체 일부로써 인식하고 이해하는 공생체의 개념으로 접근해야 합니다. 이에 고려대학교의료원은 휴먼 마이크로바이옴 연구를 통해 불균형한 식단, 항생제 남용 등으로 인해 발생하는 현대인의 장내미생물 불균형 문제를 근원적으로 해결하여 건강균형을 유지하고 질병을 예방할 것입니다

6. 유전자 가위(Genome Editing)

유전적 질병이 더 이상 진행되지 않도록 DNA를 편집, 수정하여 주는 유전자 가위는 가이드 RNA와 CRISPR-Cas9 효소로 구성되어 있습니다. 타켓 DNA와 동일한 가이드 RNA를 지닌 크리스퍼(CRISP)가 표적 유전자를 찾아가면 Cas9 효소가 염기서열을 잘라내는 방식으로 작동하게 됩니다. 이후 DNA는 자가 수리 되거나 필요 시 정상 DNA의 삽입으로 치료를 완료하게 됩니다. 이 유전자 가위 기술을 통해 그 동안 정복하기 어려웠던 암, 혈액병, 혈우병 등의 난치병을 치료하고 언젠가는 발병 이전에 유전적 결함을 정상 상태로 편집함으로써 원천적으로 난치병을 정복할 날이 올 수 있을 것으로 기대됩니다.

7. 페이션트 온 어 칩(Patient-on-a-chip)

개인이 보유한 장기는 유한하고, 개개인의 체질에도 차이가 있습니다. 때문에, 인간을 대상으로 한 약물 임상 모니터링에는 한계가 발생합니다. 그래서 장기 세포를 반도체 제조 공정과 결합하여 배양하는 Organ-on-a-chip기술이 새로운 대안으로 떠오르고 있습니다. 이렇게 만들어진 칩은 다양한 약물 반응과 흡수율을 파악하는데 사용가능합니다. 또한, 이러한 Organ-on-a-chip이 모여 장기들간의 상호작용 연구가 가능해집니다. 여기에 환자의 질병 세포를 이식하면 Patient-on-a-chip이 됩니다. 이렇게 만들어진 칩을 이용해 약물 반응을 테스트함으로써 개인별 맞춤형 치료법을 쉽게 도출할 수 있습니다. 동물 임상의 윤리적인 문제를 해결하고 비용과 시간을 줄여주는 미래 의료의 솔루션, 작은 칩 위에 올려져 있습니다.

8. 3차원 장기 프린팅(3D Organ Printing)

3D 프린팅 기술이 의료 분야에도 적용되어 가고 있습니다. 다양한 세포, 성장인자 등 바이오잉크를 활용한 프린팅 기술을 이용하게 되면 기계식 인공심장이나 인공폐를 대체하여 부작용 없는 맞춤형 인공장기를 만들어 낼 수 있습니다. 또한, 귀와 코 같은 신체의 일부를 자연스러운 형태로 만들어냄으로써 외상 치료 성공률과 심리적인 만족도도 동시에 높여줄 수 있습니다. 최근에는 세계적으로 3D 프린팅을 이용한 인공혈관 프린팅과 이식, 간 조직 프린팅과 쥐 이식에 성공하였습니다. 고려대학교의료원도 3D 프린팅을 이용한 두개골 이식수술을 성공하는 등 관련연구에 매진하여 성과를 달성하고 있습니다.

9. 착용형 소프트 로봇(Wearable Soft Robot)

미래의 의료현장에서는 영화 아이언맨이 현실화 될 것입니다. 인공지능을 갖추고 섬세하게 제어되는 의료로봇이 최고의 의료진과 함께 협업을 수행할 것입니다. 크고 무겁고 딱딱한 웨어러블 로봇 대신 유연한 착용형 로봇 개발을 통해 환자에게는 가볍고 착용감이 좋은 재활로봇을, 의사에게는 정확한 데이터를 제공하는 센서 글로브를, 치료사에게는 환자 부축을 위한 근력증강 수트(Suit)를 제공하겠습니다. 고려대의료원은 첨단 로봇기술과 의료기술을 융합한 스마트병원의 시그니처를 만들어 가며, Robotic Augmentation 시대를 열어가겠습니다.

10. 메모리 에디팅(Memory Editing)

수 많은 신체 기관 중 가장 미지의 영역인 뇌, 이 뇌의 기억을 편집할 수 있다면 우리 삶에 어떤 변화가 오게 될까요? 미국에서는 VR 가상현실을 이용하여 군인들의 전쟁 트라우마 치료에 커다란 성과를 얻어냈습니다. 최근에는 해마에 전기 자극을 주어 단기 기억을 장기 기억으로 전환시켜주는 실험에도 성공한 사례가 보고되었습니다. 또한 공포심을 학습한 달팽이의 RNA를 다른 달팽이에 이식하여 기억 이식 실험에도 성공했습니다. 미래의 메모리 에디팅 기술은 지우고 싶은 트라우마는 선별하여 지워주고, 죽어 있던 기억은 되살려 줌으로써 치매와 같은 질병은 치료하며, 더 나아가 경험하지 못한 체험이나 기술을 증강시켜 주는 뇌의학(신경과학)의 정점이 될 것입니다.