Tuesday 26th September 2017,
최윤섭의 Healthcare Innovation

디지털 기술은 임상 연구를 어떻게 혁신하는가 (2) 원격 임상 시험

Yoon Sup Choi September 21, 2015 Big Data, Digital Healthcare, Precision Medicine Comments
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앞서 살펴본 것처럼 임상 시험에 적합한 환자를 찾고 연구에 등록하게 하는 것은 제약사의 입장에서 신약 개발을 위해 필요 불가결한 프로세스이다. 그렇게 임상 시험에 등록한 환자들은 정기적으로 병원을 직접 방문하여 임상 연구자들과 면담을 하고, 필요한 검사를 거치며, 일정 기간 동안 복용할 약을 받아가게 된다.

 

임상 시험을 원격으로 한다?

하지만 모바일 기술이 발달한 오늘날, 환자가 병원을 직접 내원하는 번거로운 과정을 생략하고 이 모든 임상 시험 과정을 원격으로 진행할 수는 없을까? 국내와 달리 원격 의료가 허용되어 있는 미국은 이미 총 여섯 번의 진료 중 한 번은 원격으로 이루어질 정도로 모바일 기술을 이용한 의료 행위가 활발하다. 이러한 상황에서 임상 시험에 참가하고 있는 환자들 역시 원격으로 관리 받고, 데이터를 원격으로 측정하고 연구자에게 보낼 수도 있을 것이다.

원격 임상 시험을 최초로 시도한 곳은 세계 최대의 제약사 화이자 (Pfizer) 이다. 2011년 6월 화이자는 FDA로부터 가정용 전자 기기를 이용한 원격 신약 임상 시험의 진행에 대해서 최초로 승인을 받았다. 이 연구의 대상이 되는 약은 과민성 방광 치료제 데트롤 (Detrol) 이었다.

이 임상 연구에서 환자들은 병원에 방문할 필요가 없었다. 환자의 모집부터 온라인으로 이루어지고, 약도 우편을 통해서 환자의 집으로 배송되며, 환자들은 스마트폰 일지를 통해서 복약을 기록하게 된다. 정기적으로 온라인으로 검사를 받으며, 혈액 검사가 필요할 경우 집 근처의 병원을 방문하면 되었다. 이러한 방식에 대해서 당시 FDA의 신약 평가 센터의 소장인 자넷 우드콕(Janet Woodcok)은 “임상 시험을 현대화시키는 것은 FDA의 핵심 목표이기도 하다” 며 긍정적으로 평가했다.

사실 화이자의 이 연구의 목적은 원격 임상 시험과 기존의 임상 시험의 동등성을 증명하는 것이었다. 데트롤은 이미 2007년에 4개월간 600명의 환자를 대상으로 위약 대비 효과 있다는 것이 입증된 약이었다. 이 약에 대해서 원격 임상 시험을 통해서도 전통적인 방식과의 동등한 결과가 나온다면, 향후 원격 임상 시험을 더 확대하겠다는 것이 화이자의 복안이었던 것이다.

제약사가 원격으로 임상 시험을 진행하려고 하는 가장 큰 이유는 역시 비용 문제 때문이다. 일반적으로 신약을 개발하기 위해서는 총 25억불 이상의 막대한 비용이 필요하다. 그 비용 중 큰 부분이 임상 시험 과정에서 소요된다. 때로 임상 시험 참여자를 모집하기 위해 10개가 넘는 병원의 연구자들이 동원된다. 즉, 환자를 더 빨리 리크루팅 하거나, 쉽게 관리할 수 있으면 그만큼 비용을 절감할 수 있는 것이다.

디지털 헬스케어 컨설팅 회사, 헬스 이노베이션 파트너스의 CEO 파울로 마차도(Paulo Machado)는 모바일 기술을 활용하면 임상 시험에 소요되는 시간과 비용을 절반 가까이 줄일 수 있을 것이라고 예측하기도 했다.

하지만 2011년 이러한 화이자의 원격 임상 시험에 대한 첫번째 시도는 결국 실패로 막을 내리게 된다. 임상 시험에 대한 참가자를 충분히 확보하지 못했기 때문이다. 페이스북이나 크레이그 리스트 같은 소셜 미디어 채널을 통해서 사람들을 임상 시험 등록 웹사이트까지 끌어들이는 것까지는 성공했으나, 그 중 실제로 임상 시험에 참여하기로 결정한 사람의 비율은 높지 않았던 것이다.

이 원격 임상을 추진했던 화이자의 임상 혁신 부서의 수장인 크레그 립셋(Craig Lipset)은 실패의 이유로 아직까지는 환자들이 온라인을 통해서 자신의 의료 정보를 보낼 정도로 원격 인프라를 신뢰하지 않는다는 점을 들었다.

 

사노피의 원격 임상 시험

화이자의 실패 이후, 이번에는 또 다른 다국적 제약사 사노피가 원격 임상을 시도하고 있다. 2015년 2월 사노피는 유럽에서 VERKKO 라고 이름 붙여진 임상 시험을 진행한다고 발표하였다.

특정 약의 효과를 원격으로 검증하고자 했던 화이자의 사례와는 달리, 이번 사노피의 임상 시험은 무선 혈당 측정계를 검증하기 위한 것이다. 멘도(Mendor) 라는 무선 혈당 측정계는 기존의 혈당 수치와 측정 스케쥴을 바탕으로 환자들의 혈당 관리를 도와준다. 이 기기는 자체적으로 통신 기능을 가지고 있어서, 클라우드에 혈당 데이터를 직접 업로드하고 임상 연구자들은 이 데이터를 원격으로 얻게 된다.

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이번 임상 역시 전적으로 원격 형태로 진행 된다. eClinicalHealth 라는 회사의 플랫폼을 이용하여 환자의 모집부터, 데이터 수집, 동의서 확인 등의 모든 과정을 온라인으로 진행하게 된다.

연구자들은 원격 임상이라는 상대적으로 편리한 임상 연구 디자인을 활용하여 환자를 더 빨리 모집하고, 임상 시험 과정에서의 이탈을 막을 뿐만 아니라, 더 빨리 임상 시험 결과를 내어놓을 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 

정밀 의료 시대의 임상 시험

제약사에게 원격 임상 시험의 중요성은 향우 더욱 높아질 전망이다.  단순히 신약 개발을 위한 비용을 절감하고 시간을 단축시키는 정도가 아니라, 정밀 의료 시대의 맞춤 신약 개발을 위해서 원격 임상이 필수적인 인프라가 될 수 있기 때문이다.

하나의 질병을 가진 모든 환자를 위해서 약이 개발되던 과거와는 달리, 맞춤 의료 혹은 정밀 의료가 구현되고 있는 오늘날에는 특정한 유전적 표지자 (genetic marker)를 가진 일부 환자를 대상으로 개발되고 있다. 예를 들어, 최초의 표적 항암제 글리벡은 Abl-Bcr 합성 유전자를 가지고 있는 만성 골수성 백혈병 환자를 대상으로 효능을 보이며, 얼비툭스와 같은 EGFR 저해제는 KRAS 유전자에 특정 변이가 있는 환자에는 효능을 보이지 않는다. home

환자들의 분자적/유전학적 분류를 통한 맞춤 치료 (출처: MD Anderson 암센터)

2015년 초 미국 오바마 정부는 정밀 의료 이니셔티브 (Precision Medicine Initiative)를 출범시키면서 $216m 의 막대한 자금을 국립보건원(NIH), 국립암연구소(NCI) 등에 투입하여, 정밀 의료의 구현에 더욱 박차를 가하겠다고 천명한 바 있다. 정밀 의료 이니셔티브가 세운 목표 중에는 유전 정보 데이터 베이스 구축 및 맞춤 표적 항암제의 개발 등이 포함된다.

맞춤 신약이 발전할수록 더 특수한 유전적 표지자, 더 소수의 환자들만이 가진 유전형을 표적으로 하는 신약이 개발될 것이다. 그렇다면 개별 환자들은 보다 자신에게 특화된 약을 처방받을 수 있게 된다.

하지만 이러한 정밀의료라는 새로운 패러다임 하에서는 전통적인 임상 시험 방식이 적합하지 않을 수 있다. 왜냐하면 해당 유전형을 가지는 환자의 수가 많지 않은 경우 임상 시험을 위해 충분한 수의 환자를 모집하기가 물리적으로 여의치 않을 수 있기 때문이다.

전 세계적으로 여러 국가를 통틀어야만 통계적으로 유의미한 결론을 내릴 수 있을 정도의 환자를 모을 수 있다면, 결국 지역적 제약에 상관 없이 환자들의 데이터를 모을 수 있는 원격 임상 시험의 필요성은 더욱 높아질 수 있다.

 

리서치키트: 전세계 아이폰 유저를 임상 연구로

환자들로부터 원격으로 임상 연구에 필요한 데이터를 스마트폰을 통해 얻으려는 더욱 파격적인 시도도 있다. 바로 애플이 내어 놓은 리서치키트(ResearchKit) 플랫폼이다.

애플은 2015년 3월 애플 워치의 구체적인 스펙과 판매 일정을 공개하면서, 기대하지도 않았던 깜짝 발표를 했다. 바로 아이폰 기반의 의료 연구 플랫폼인 리서치키트를 소개했던 것이다. 전 세계 많은 연구자들은 애플 워치보다, 오히려 이 리서치키트의 중요성을 더 높게 평가하며, 이 혁신적인 플랫폼의 잠재력에 기대를 걸었다.

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리서치 키트는 아이폰에 내장되어 있는 많은 센서를 기반으로, 전 세계 아이폰 유저들이 자신의 데이터를 임상 연구자들에게 자발적으로 기부할 수 있다. 오늘날 스마트폰은 단순한 전화기가 아니라, 고도의 연산 능력을 가진 모바일 컴퓨터일 뿐만 아니라, 터치 스크린, 마이크, 카메라, 가속도계, GPS, 자이로센서 등의 다양한 센서까지 내장하고 있는 기기이다.

즉, 별도의 추가적인 디바이스 없이도, 이 스마트폰 내장 센서들을 이용하면 걸음 걸이, 운동 능력, 기억력, 목소리 떨림, 근육의 강도 등 각종 의학 연구에 활용될 수 있는 데이터를 객관적이고, 정량적이며, 정확하게 측정할 수 있다.

애플은 리서치키트 발표 당시 유방암, 당뇨병, 파킨슨병, 심장질환, 천식 등 총 5가지 질병에 대한 앱을 출시했다. 예를 들어, 파킨슨 병에 관한 데이터 측정을 위해서는 스마트폰 마이크에 ‘아~’ 하는 목소리를 녹음하고, 스마트폰 화면에 두 개의 손가락을 번갈아가며 20초 동안 최대한 빠르게 터치만 하면 된다.

신경 퇴행성 질환인 파킨슨병에 걸리면 운동 장애, 근육의 떨림이나 경직이 발생하게 되며, 움직임이 느려지고, 단추 잠그기나 글씨 쓰기와 같은 세밀한 작업에 어려움을 겪게 되기도 한다. 이러한 증상은 터치 스크린과 마이크 등 스마트폰 센서를 통해서 효과적으로 측정가능한 것들이다.

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애플에 따르면, 임상 연구 참여자의 확보가 어렵다는 문제 역시 리서치키트로 해결 가능하다. 스마트폰의 센서를 통하여 데이터를 수집한다면 임상 연구 참여에 대한 시간적, 물리적 제약이 사라질 뿐만 아니라, 엄청난 연구 참여자 그룹을 확보할 수 있다.

전 세계 아이폰 유저 전체를 잠재적 임상 연구자 풀로 활용할 수 있으며, 직접 병원에 내원할 필요가 없이 언제 어디서든지 자신의 데이터를 측정 및 전송할 수 있다. 또한, 데이터를 한 번 측정 및 전송하기 위해서는 수십초 정도의 아주 짧은 시간만 할애하면 된다.

 

리서치키트에 대한 폭발적인 반응

리서치키트는 발표하자마자 폭발적인 반응을 불러일으켰다. 스탠퍼드 연구자들이 출시한 심혈관계 질환 앱, 마이하트(myHeart) 는 발표 하루 만에 11,000 명의 참가자가 등록했다. 스탠퍼드의 해당 연구 책임자 앨런 영은 “기존의 방식으로는 이 정도 규모의 참가자는 미국 전역의 50개 병원에서 1년간 모집을 진행해야만 한다” 고 언급했다.

또한 파킨슨병 관련 앱인 엠파워(mPower)는 하루 만에 5,589명의 참여자의 동의를 이끌어 내었다. 연구를 진행하는 세이그(Sage) 재단에 따르면 기존에 6000만 불을 들여 5년 동안 모은 환자의 수는 단 800명 정도 밖에 되지 않았다고 한다. 애플의 부사장 제프 윌리엄스에 따르면 리서치키트가 출시된지 첫 몇개월만에 75,000 명 이상의 환자들이 참여를 결정했다.

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리서치키트는 학계와 의료계에서 점차 확대되고 있다. UCSF 에서는 2015년 6월 성소수자의 건강 및 수명에 대해 연구하는 PRIDE 연구의 수행하기 위해 리서치키트 플랫폼을 활용하겠다고 발표했다. 또한 필자가 2015년 5월 개인적으로 방문했던 샌디에고의 스크립스 중개과학연구소 등의 여러 연구 기관들에서도 추가적인 리서치 키트 앱의 출시를 계획하고 있었다.

제약사들도 리서치 키트를 활용하기 시작했다. 특히, 다국적 제약사 글락소스미스클라인(GSK)와 퍼듀 파마는 임상 연구에 리서치키트를 활용할 계획이 있다고 직접적으로 언급한 바 있다. 특히 글락소스미스클라인의 경우, 임상 시험에 리서치키트를 활용하기 위한 준비를 현재 진행 중이며, 환자들의 연구 참여도 증대와 데이터 수집에 활용할 계획임을 밝혔다.

사실 아이폰을 활용하여 임상 연구 데이터를 측정하는 것에는 여러 한계가 있을 수 있다. 사용자들이 의도적으로 정확하지 않은 데이터를 보낼 수도 있고, 스마트폰 내장 센서의 정확성에도 한계가 있을 수 있다. 또한 여러 버전의 아이폰이 조금씩 상이한 성능의 센서가 내장되어 있다는 점도 지적된다. 또한, 아이폰을 쓰는 사용자로만 연구 대상이 국한되며, 안드로이드 폰을 사용하거나, 스마트폰을 보유하지 못한 사람들은 연구에서 배제될 수 밖에 없다는 점도 한계점이다.

하지만 임상 연구 참여자들의 대상을 기존의 방식과는 비교할 수 없이 폭넓게 만든다는 점, 많은 사람들의 참여를 유도함으로써 방대한 데이터를 용이하게 얻을 수 있다는 점, 그리고 이렇게 얻은 막대한 데이터 포인트는 결국 센서의 성능이나 노이즈, 오류를 통계적으로 줄일 수 있을 것으로도 기대해볼 수 있다.

 

로슈, 파킨슨병 임상 시험용 앱을 개발

그런가 하면 2015년 8월 유럽계 다국적 제약사 로슈 (Roche)는 파킨슨병 신약 임상 시험에서 전용 스마트폰 어플리케이션을 활용함으로써, 임상 시험에 참여하는 파킨슨 환자들의 증상 변화를 효과적으로 측정하겠다고 밝혔다.

roche app로슈가 개발한 파킨슨병 데이터 측정용 앱, pRED (출처: 로슈)

임상 시험에서는 새로 개발하고 있는 약이 안전할 뿐만이 아니라, 위약(플라시보) 이나 기존의 표준 치료보다 더 효과가 좋은지를 증명해야 한다. 파킨슨병 치료제 임상 시험의 경우 기존에는 의사가 직접 환자를 진찰하면서 ‘통합 파킨슨 척도 검사(Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS))’ 에 따라서 운동 장애 등 증상의 개선 정도나 중증도의 변화를 파악하게 된다. 이를 위해서 의사들은 환자의 행동을 관찰하기도 하고, 면담을 통해서, 환자들이 스스로 자신의 평소 생활 (말하기, 음식물 삼키기, 글씨 쓰기, 옷입기, 침대에서 돌아눕기 등등) 에 대해서 평가하기도 한다.

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통합 파킨슨 척도 검사 (UPDRS) (출처)

하지만 이러한 기존 방식으로는 의사나 환자의 주관이 개입될 여지가 있으며, 환자가 직접 의사와 대면해야 하기 때문에 데이터를 측정하는 빈도가 낮을 수 밖에 없다. 하지만 스마트폰 앱을 사용하면 약의 효능에 대한 객관적이고 정량적인 데이터를 매일, 하루 종일 지속적으로 측정할 수 있게 해준다. 즉, 측정할 수 있는 데이터의 밀도가 현저히 증가하는 것이다.

로슈가 개발한 pRED 어플리케이션은 앞서 설명한 애플 리서치키트의 파킨슨용 엠파워(mPower) 앱과 유사하다. 하지만, 신약 임상 시험에서 효능 측정이라는 구체적인 목적을 가진다는 점, 측정하는 데이터의 종류가 더 다양하다는 점을 차이점으로 꼽을 수 있다.

임상 시험에 참여하는 환자들은 약 32주의 기간 동안 매일 일정한 순서에 따라 앱을 사용해서 데이터를 측정하게 된다. 사용 방법은 능동적 테스트 (active test) 6가지와 수동적 모니터링 (passive monitoring) 으로 이루어 진다.

능동적 테스트는 아래와 같으며, 각 테스트에는 30초 정도가 소요된다. 6개를 모두 마치는데 5분도 걸리지 않는다. 즉, 병원에 방문할 필요 없이, 때와 장소를 가리지 않고 질병에 대한 데이터를 스마트폰을 이용해서 측정할 수 있는 것이다.

  • 목소리 테스트 (voice test): 스마트폰 마이크에 ‘아~’ 소리를 최대한 길게 녹음
  • 균형 테스트 (balance test): 스마트폰을 들고 가만히 서 있기
  • 걸음 테스트 (gait test): 20야드 정도의 거리를 걸어 갔다가 되돌아오기
  • 민첩성 테스트 (dexterity test): 스크린을 두 손가락으로 최대한 빠르게 번갈아 누르기
  • 정지 떨림 테스트 (rest tremor test): 파킨슨병 증상이 심한 쪽 손으로 스마트폰을 들고 100까지 세기
  • 자세 떨림 테스트 (postural tremor test): 스마트폰을 들고 팔을 쭉 뻗고 있기

수동적 모니터링을 위해서 환자들은 단순히 스마트폰을 하루 종일 가지고 다니기만 하면 된다. 그동안 스마트폰은 환자의 걸음걸이, 활동량 등을 자체 센서를 통해서 지속적으로 측정하는 것이다.

roche-stories-2015-08-10-3-2pRED 앱을 통한 테스트의 종류 (출처: 로슈)

연구자들은 이렇게 스마트폰으로 측정한 데이터가 임상 시험 내내 환자의 증상 변화에 대한 정보를 제공함으로써 기존의 표준 파킨슨병 임상 시험 기준인, 통합 파킨슨 척도 검사 (UPDRS)를 보완할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 더 나아가, 이 두 데이터에 높은 상관관계가 있을 경우, 향후 스마트폰으로 측정한 데이터는 파킨슨병 임상 시험에서 더 폭넓게 활용될 수 있을 것이다.

(계속)

 

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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