Tuesday 26th September 2017,
최윤섭의 Healthcare Innovation

스티브 잡스가 맞춤 의료에 남기고 간 것들

Yoon Sup Choi November 24, 2013 Precision Medicine Comments
steve jobs personalized medicine

IT 혁명을 통해 세상을 바꿔 놓았던 스티브 잡스. 그가 ‘맞춤 의료 (personalized medicine)’ 에 남겨 놓은 것이라니, 많은 분들이 의아해 할지도 모릅니다. 스티브 잡스는 그의 지병이었던 췌장암의 재발로 투병하다가 2011년 10월 유명을 달리하면서 많은 사람들을 안타깝게 했습니다. 하지만, 스티브 잡스가 생의 마지막 순간에 받았던 혁신적인 암 의료 분야의 기술이 앞으로는 또 한번, 혹은 어쩌면 더 크게 세상을 바꿔놓을지도 모릅니다.

얼마 전 MIT Tech Review 에는 ‘스티브 잡스가 맞춤 의료에 남긴 유산 (Steve Jobs Left a Legacy on Personalized Medicine)’ 이라는 흥미로운 기사가 실렸습니다. 이 기사를 바탕으로, 스티브 잡스가 생의 마지막 순간에 받으려고 했던 맞춤 암 치료와 그 분야에 관련된 혁신들의 이야기를 다뤄보도록 하겠습니다.

많이 알려진 사실은 아니지만 스티브 잡스는 암을 치료하기 위해 인류 최초로 개인 유전체 서열 분석 (Whole Genome Sequencing, 흔히 줄여서 WGS)을 했던 사람 중의 한 명입니다. 월터 아이작슨이 쓴 그의 전기에도 언급이 되었듯이, 잡스는 임종을 얼마 앞두지 않은 2011년 자신의 췌장암 세포의 유전 정보를 분석함으로써 암의 치료법을 찾으려고 시도하였습니다. 그는 이를 위해서 자그마치 $100,000 에 달하는 돈을 지불하였다고 합니다.

하지만, 잡스의 이러한 과감한 시도는 결국 무위로 돌아갔고, 몇달 뒤 그는 유명을 달리했습니다. 하지만 그는 이렇게 DNA 분석을 통해 암을 치료하려고 하는 의학적 방법이 앞으로 크게 발전할 것이라고 굳게 믿고 있었습니다. 그는 암을 치료하기 위해 유전체 분석을 하면서 이렇게 말했다고 합니다.

“나는 이러한 방식으로 암을 치료하는 최초의 사람이 되거나, 혹은 이러한 방법을 썼음에도 죽은 거의 마지막 사람 중 한 명이 될 것이다. (I’m either going to be one of the first to be able to outrun a cancer like this, or I’m going to be one of the last to die from it)

Steve Jobs

암의 발병과 유전자는 어떤 관련이 있을까

그렇다면, 암을 치료하기 위해서 왜 유전 정보를 분석하는 것이 필요할까요? 그 답은 암이라는 질병이 궁극적으로 유전자의 이상(mutation) 때문에 발병하는 것이기 때문입니다. 의학적으로 암은 통제 되지 않는 악성 세포의 성장 (unregulated malignant cell growth) 으로 정의될 수 있습니다. 신체를 구성하는 대부분의 세포는 항상 성장과 분열하고 있다고 볼 수 있습니다만, 이러한 성장과 분열은 정상적인 경우 매우 정교한 통제 하에서 일어납니다. 우리의 머리카락이 자라는 것도, 상처난 피부가 아무는 것도 이러한 세포 성장의 결과입니다. 그리고 모든 생물이 수명을 다하는 때가 오듯이, 세포들도 주어진 역할을 다 하거나 수명을 다하면 소멸해야 합니다.

하지만 암 세포는 이러한 엄격한 컨트롤의 영향에서 벗어나, 끊임 없이 매우 빠르게 성장합니다. 한 장기에서 자라나기 시작하여, 나중에는 근처 장기나 멀리 떨어진 장기로 전이(metastasis) 되기도 합니다. 과학자들은 결국 암이라는 것도 ‘하나’의 암세포에서 시작된다고 생각합니다. 그리고 이 정상세포가 이 최초의 하나의 암세포가 되게 하는 것이 바로 유전자 변이 (gene mutation)입니다. 이러한 유전자 변이는 담배, 석면과 같은 발암 물질, 혹은 다량의 방사선에 노출되거나, 스트레스, 바이러스 감염, 혹은 원인이 밝혀지지 않은 다른 요인들로 발생하는 것으로 알려져 있습니다.

모든 유전자의 고장이 곧바로 암의 발병으로 이어지는 것은 아니지만, 특히 ‘세포의 성장’을 관장하는 유전자에 생긴 변이는 많은 경우에 암의 발병과 관련이 있습니다. 예를 들어, 세포의 성장을 유도하는 유전자의 개수가 많아지거나 (어려운 말로는 유전자 증폭 (gene amplification)이라고 합니다), 세포의 성장을 적절한 수준으로 억제시켜주는 기능을 하는 유전자가 망가지면, 결국 이 세포는 고삐풀린 망아지처럼 미친듯이 분열하면서 결국 암세포로 발전할 수도 있습니다.

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왜 암 환자 맞춤 치료를 위해서 유전 분석이 필요한가

인류가 암과 싸우기 시작한 초기만 하더라도 암이라는 것은 단순히 해당 장기나 조직에서 문제가 있어서 발병하는 것으로 보았습니다. 즉, 유방암은 유방에 이상이 있어서 발병하는 것이고, 폐암은 폐에 이상이 있어서 발병하는 것이라고 생각했던 것이지요. 하지만 생명 과학과 의학의 발전에 따라, 암은 유전적 이상에 의해서 발병된다는 것을 알게 되었고, 이 유전자 수준에서 암을 분석하기에 이르렀습니다.

그런데 문제는 이 유전적인 이상이 암환자들마다 매우 다양하다는 것입니다. 즉, 같은 부위에 생긴 암이라고 할지라도 그 암을 발병시킨 유전적인 원인은 사람들마다 다르다는 것이지요. 아래의 그림을 보면 쉽게 이해하실 수 있을 것입니다.

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같은 부위에 생긴 암이라도, 그 원인이 되는 유전 변이는 다를 수 있다

2012년 네이쳐 논문에서 가져온 이 그림은 세명의 유방암 환자가 각각 다른 ‘종류’의 암을 가지고 있다는 것을 보여줍니다. 이러한 것을 암의 다양성(heterogenecity) 라고 부르는데, 암 환자들을 이렇게 다양한 ‘종류’로 구분하는 기준 중의 하나가 바로, 어떤 유전자에 이상이 생겼는지, 혹은 유전자에 어떤 유형의 이상이 생겼는지 하는 것입니다.

이러한 암 환자의 다양성 및 유전자 이상에 따른 분류에 대해서 조금 더 깊이 이야기 하자면, 아래의 그림과 같습니다. 2013년 네이쳐 논문에서 발췌한 이 그림은 폐암 (lung adenocarcinoma) 환자들이 유전자 변이에 의해서, 한 단계 더 나아가면 같은 유전자(EGFR)에 이상이 있다고 하더라도 어떤 ‘유형’의 이상이 있는지에 의해 더욱 세부적인 분류가 가능하다는 것을 보여줍니다.

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유전자와 유전변이에 따른 폐암 환자의 세부 분류

그림에 나오는 ALK, KRAS, EGFR, HER2 이라고 하는 것들이 바로 유전자의 이름으로, 이 유전자들은 대부분 세포의 성장에 관련된 기능을 가지고 있습니다. 이 정상 세포의 유전자에 특정한 이상이 생기면, ‘조절되지 않고 미친듯이 성장하는’ 암세포로 변할 수도 있는 것입니다.

이처럼, 같은 장기에 생긴 암이라고 할지라도 그 암을 초래한 유전자의 이상이 다르다면, 그에 맞는 각자 차별화된 치료 방법이나 치료제가 필요할 것입니다. 예를 들어, 위 그림에서 EGFR 이라는 유전자에 이상이 생겼다면, EGFR 유전자 이상을 치료할 수 있는 약을 먹는 것이 효과적이겠지요. 반대로, HER2 유전자에 이상이 있고 EGFR은 정상인 암 환자에게 EGFR 을 표적으로 하는 항암제를 투여하면 그 효과는 제한적일 것입니다.

이렇게 암 환자가 갖는 유전자 이상이나 특징에 따라 그에 적합한 치료를 받는다는 것. 이것이 소위 말하는 개인 맞춤 치료 (personalized medicine)의 요체라고 할 수 있습니다.

 

잡스가 받았던 유전정보 분석은 정말 효과가 없었나

그렇다면 잡스는 왜 이러한 유전 정보 분석을 통해서 암을 치료하지 못했을까요. 월터 아이작슨에 따르면 잡스의 DNA 분석의 상당수는 보스턴에 있는 브로드 연구소 (Broad Institute) 에서 행해졌다고 합니다. 브로드 연구소는 MIT와 하버드 대학교에 의해서 만들어진 연구소로, 유전체학 분야의 세계 최고 연구소 중의 하나이자, 휴먼 게놈 프로젝트를 주도했던 연구소입니다.

잡스의 유전 정보 분석에 대한 결과는 정확히 알려지지 않은 부분이 많지만, 전해지는 이야기에 따르면 암을 유발한 유전 변이를 발견을 했지만 그 유전 변이를 치료할 치료제가 없었다고 보는 것 같습니다. 흔히, 해당 유전자의 이상에 대한 약이 있을 때, 그 유전자를 가리켜 ‘처치 가능한 유전자 (actionable gene)’ 혹은, ‘약을 쓸 수 있는 유전자 (druggable gene)’ 이라는 표현을 씁니다. 스티브 잡스의 암세포에서는 유전적인 변이는 찾았으나, 안타깝게도 그 중에 약을 쓸 수 있는 처치 가능한 유전자 (actionable gene)가 없었다는 것입니다.

현재 특정 유전 변이를 표적으로 하는 항암제는 상당수 이미 개발되어 FDA의 승인을 받았거나, 혹은 임상 시험 중에 있습니다. 다행인 것은, 수많은 표적 항암제들이 활발하게 개발됨으로써 이런 ‘처치 가능한 유전자(actionable gene)’ 의 개수는 더욱 늘어날 것이며, 이에 따라 유전 정보 분석의 혜택을 받는 암 환자들은 더욱 늘어날 것이라는 점입니다.

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Foundation Medicine, 잡스가 받았던 그 유전자 분석!

희소식은 잡스가 받았던 그 암 유전정보의 분석 서비스를 이제는 (한국인을 포함한) 일반 환자들도 받을 수 있게 되었다는 것입니다. 보스턴의 브로드 연구소에서 잡스가 받았던 그 서비스는 이후, 연구소에서 Foundation Medicine 이라는 바이오 벤처로 스핀오프 되어, Foundation One 이라는 진단 상품으로 2012년 중순부터 일반 환자에게 (더 정확히는 그 환자의 의사에게) 서비스되고 있기 때문입니다.

전 세계적으로 현재 암과 관련된 바이오 벤처 중에 이 Foundation Medicine 만큼 많은 주목을 받는 곳은 아마도 없을 것 같습니다. 휴먼 게놈 프로젝트의 수장이자 브로드 연구소의 디렉터인 Eric Lander 박사가 자문으로도 참여하고 있는 이 Foundation Medicine이 내어 놓은 첫번째 서비스인 Foundation One은 암 환자의 생검(biopsy) 시료를 바탕으로 암과 관련된 유전자 236개를 정밀하게 분석합니다.

그래서 그 중 어느 유전자에 이상이 있으며, 이 환자에게 맞춤 치료를 제공하기 위해서는 어떠한 치료제를 처방하는 것이 좋은지를 암 환자의 의사에게 권고하여 줍니다. 암 환자의 유전적인 특성을 종합적으로 분석한 다음, 그에 맞는 최적의 치료법을 골라주겠다는 것입니다. 특히, 환자가 가지고 있는 유전 변이를 표적으로 하는 항암제 중에서, 환자의 질병과 다른 적응증으로 FDA승인이 난 약과 임상 시험 중에 있는 약에 대한 정보까지 함께 제공합니다.

아래의 동영상은 FoundationOne 의 컨셉을 잘 보여주고 있습니다.

  
스티브 잡스는 이러한 서비스의 시제품 버전을 $100,000 이라는 거금을 주고 받았지만, 현재 Foundation One은 $5,800, 즉 우리 돈으로 600만원 정도의 금액으로 받을 수 있게 되었습니다. 참고로, 제가 포스팅한 적이 있는 Myriad Genetics에서 제공하는 BRCA1, BRCA2 라는 2개의 유방암 관련 유전자를 분석하는 비용이 $3,000 이 넘었다는 것을 고려한다면, 236개의 유전자에 $5,800이라면 상대적으로 매우 저렴한 금액이라고도 할 수도 있을 것 같습니다.

FM gene2FoundationOne이 분석해주는 236개의 유전자 목록

이러한 유전자들에 대한 이상 유무를 찾아주는 서비스를 환자들에게 제공한 결과, 77% 의 환자에서 적어도 하나의 ‘처치 가능한 유전자’를 발견할 수 있고, 특히 폐암, 대장암, 유방암에 대해서는 그 수치가 85%까지 증가한다고 보고 되고 있습니다. 또한 회사의 2013년 3사분기 보고에 따르면 해당 분기에만 2,577 번의 테스트가 의사들에 의해서 주문되었고, 이는 2사분기의 1,626 개보다 증가한 수치입니다. 지금까지 총 2,100 명의 의사들이 이 서비스를 주문하였으며, 이 테스트 결과는 주문 후 단 14일만에 나온다고 합니다. 이는 서비스 출시 당시인 21일에서 훨씬 짧아진 것입니다. 또한, 이들은 FoundationOne 테스트의 정확도에 대한 검증 결과 및 2,221명에 달하는 환자들의 분석 결과를 최근 Nature Biotechnology에 논문으로 출판하기도 하였습니다.

 

Foundation Medicine, 구글, 그리고 빌 게이츠

Foundation Medicine은 2010년 창업, 2012년 중순 FoundationOne을 내어놓은 이후, 2013년 9월 나스닥 시장에의 IPO에 성공하며 또 한번 화제에 올랐습니다. IPO에서 $106m 에 달하는 자금을 공모한 이 회사는 상장 이후 첫날, 89%에 달하는 주가 상승을 보이며 시장의 기대를 한 몸에 받았습니다.

주목할만한 점은 이 Foundation Medicine의 대주주에 구글 벤처스와 빌 게이츠가 포함되어 있었다는 것입니다. 구글과 빌게이츠는 Foundation Medicine의 지분을 각각 9%와 4%를 가지고 있었습니다. 특히 MIT Tech Reivew에 따르면 구글 벤처스는 단순히 재무적인 투자 뿐만 아니라, Foundation Medicine이 Interactive Cancer Explorer 라는 소프트웨어를 만들어서 의사들이 DNA 분석 결과 레포트를 보다 쉽게 접근할 수 있도록 도와주었으며, IT 기술자들의 선발에도 도움을 주었다고 합니다.

 

또한, 생명과학 산업에 오랫동안 관심을 가져온 빌 게이츠는 Eric Lander를 통해 알게 된 이 기업에 ‘먼저’ 이메일을 보내 투자를 모색하였고 올해 1월 투자 계약을 완료시켰습니다. 세계 최고 부자 중의 한 명인 빌 게이츠는 재무적인 수익 보다는, 세상을 바꿀 수 있는 의미 있는 기업에 투자하는 것으로 알려져 있습니다. Forbes에 따르면 그는 Foundation Medicine에 투자하면서 다음과 같이 이야기 했다고 합니다.

“인간의 유전체에 대한 이해는 의학의 모든 부분에 큰 영향을 주고 있다. Foundation Medicine은 유전체 데이터를 이용해서 암 환자 치료를 진보시키고 있으며, 암의 정복을 위해 내 딛는 매우 중요한 걸음을 대표하고 있다. (Advances in understanding the human genome are having a dramatic impact on almost every area of medicine. Foundation Medicine’s approach in harnessing the power of genomic data to improve care for cancer patients could represent an extremely important step forward in improving routine cancer care. I’m happy to be supporting this quite promising approach.”

물론 이번 IPO에서 구글과 빌게이츠는 아주 높은 수익을 올렸습니다. $13m 를 투자했던 구글의 지분 가치는 IPO 후에 $90m 로 상승했으며, 빌 게이츠의 경우에도 투자 후 불과 8개월 남짓한 시간만에 $30m에 달하는 수익을 올렸습니다. IT 업계의 이 두 거물이 유전 정보를 분석하는 이 신생 바이오 벤처에 투자한 동기 중의 하나는 DNA가 근본적으로 ATGC의 네가지 문자열로 이루어진 ‘디지털 분자(digital molecule)’ 를 다루기 때문이라고 MIT Tech Review는 설명하고 있습니다.

 

스티브 잡스가 남긴 또 하나의 유산

스티브 잡스의 애플과 치열한 경쟁 관계였던 구글과 마이크로소프트. 잡스의 전기에 보면 빌 게이츠와 구글의 래리 페이지가 투병 중이던 잡스를 방문하는 부분이 나옵니다. 하지만 그들은 당시 잡스의 목숨을 지켜주기 위해서 할 수 있는 것들은 별로 없었습니다. 하지만 그들이 Foundation Medicine에 투자하면서, 스티브 잡스가 췌장암 투병의 막바지에서 마지막으로 잡았던 ‘지푸라기’인 암 유전체 분석을 통한 맞춤 치료 서비스가 하루라도 일찍 세상에 나올 수 있었고, 이로 인해 더 많은 암 환자들이 이 서비스의 효용을 누릴 수 있게 되었습니다.

어찌보면 시대의 아이콘이자 IT 혁신의 상징이었던 스티브 잡스가 죽어가면서까지 이러한 BT 혁신 기술의 발전과 상품화를 더욱 촉진시켰다고 할 수도 있을 것 같습니다. 이것이 암 유전체 테스트 기반의 맞춤 치료가 스티브 잡스의 유산 중의 하나라고 불릴 수 있는 이유이며, 이 혁신적인 기술이 인류와 암의 전쟁에서 앞으로 과연 어떠한 결과를 가져올지 귀추가 주목됩니다.

bill steve

About The Author

IT와 헬스케어의 컨버젼스를 통해 사회적 가치를 창출하는 것을 화두로 삼고 있는 융합 생명과학자, 미래의료학자, 작가입니다. 포항공대에서 컴퓨터공학과 생명과학을 복수 전공하였고, 동대학원에서 전산생물학으로 이학박사를 취득했습니다. Stanford University 방문연구원, 서울대학교 의과대학 암연구소 연구조교수, KT종합기술원 컨버전스연구소 팀장, 서울대병원 의생명연구소 연구조교수 등을 역임하였습니다. 현재 최윤섭 디지털 헬스케어 연구소의 소장이며, 국내 유일의 헬스케어 전문 스타트업 엑셀러레이터 디지털 헬스케어 파트너스 (DHP)의 대표 파트너를 맡고 있습니다. 성균관대학교 삼성융합의과학원 디지털헬스학과 초빙교수이자, VUNO, Zikto, Promisope, Souling, 트랜스링크 캐피털, HB 인베스트먼트, 녹십자 홀딩스의 자문이며, 매일경제신문의 필진입니다.

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