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4차 산업혁명 시대 개인 맞춤 의료가 시작된다! 『개인 맞춤의료의 시대가 온다』는 헬스케어의 미래 방향에 대한 응용 예시와 유망 분야를 분석하고 4차 산업혁명이 개인 맞춤의료 및 정밀의료에 어떻게 적용되고 활용되는지를 소개한다. 4차 산업혁명 시대에 발맞추어 디지털 헬스케어, 데이터 기반의 개인 맞춤의료 혹은 정밀의료 관련 분야에서의 신사업 기회 발굴, 창업 아이템 구체화, 그리고 헬스케어 미래 기술 발전 방향에 대한 이해를 높이는 데 좋은 안내서가 될 것이다. 또한 오픈 이노베이션을 통한 새로운 융합 비즈니스 모델 도출과 국내 헬스케어 스타트업의 창업 생태계 발전에도 도움이 될 것이다.

지금 전세계 헬스케어 산업은 어떻게 변화하고 있는가?
우선, 4차 산업혁명과 관련된 전세계 트렌드에 맞춰 헬스케어 산업이 어떻게 변화하고 있는지를 다루고 있다. 4차 산업혁명과 개인 맞춤형 의료가 어떻게 연결이 되는지 그리고 개인 맞춤의료가 현실화되기 위해서 진행되는 다양한 헬스케어 분야의 트렌드를 소개하고 있다. 예를 들어 장내 미생물(마이크로바이옴)이 개인 맞춤의료 시대에 어떻게 활용되는지를 알려준다. 4차 산업혁명이 유전자를 기반으로 하는 개인 맞춤의료와 어떠한 형태로 융합되어서 실현화되는지에 대해서 소개하고 디지털 헬스케어 측면에서 고객과 어떻게 연결을 통해 활용하는지도 사례들을 통해 알려준다. 또한 우리가 먹고 자고 생활하는 라이프로그 관련한 다양한 데이터와 만성질환(비만, 당뇨 등)에서 질병의 진단, 치료, 예방 및 관리에 대한 예시를 소개한다.

개인 맞춤의료 기술에 따라 미래 의료는 어떻게 바뀔까?
4차 산업혁명과 관련된 전세계 트렌드 중에서 개인 맞춤의료의 기술적인 관점과 미래의 모습을 조망해본다. 헬스케어의 ‘예방-진단-치료-관리(모니터링)’ 단계에서 개인 맞춤의료는 정밀의료라는 키워드와 함께 데이터 기반 헬스케어의 중요한 축이 될 것으로 예상하고 있다. 헬스케어라는 큰 테두리에서 질병을 예방하거나 진단하는 데 바이오 기술BT-정보 기술IT-나노 기술NT 융합 기술들이 적용되고 데이터 기반의 새로운 융합 헬스케어 비즈니스 모델이 형성되고 있다. 따라서 질병 예방을 하고 질병 진단에서 나오는 빅데이터를 기반으로 치료, 질병의 예후 예측, 관리에 대한 솔루션을 예측할 수가 있다.
특히 진단에서 생성된 빅데이터(유전자, 약물반응성 및 부작용, 단백 질, 미생물 등)로 개인 맞춤의료를 실현해 부작용을 최소화하고 치료 효율을 높일 수 있는 치료제를 선택하는 동반진단과 정밀의료에 대해 다룬다. 진단을 통해 얻은 빅데이터를 기반으로 개인에 최적화된 수술 방법 혹은 3D 프린팅을 통한 바이오 응용에 대한 미래 모습도 다루고 있다. 우리가 약물 혹은 수술이 아니라 어떤 전자 기적인 외부 자극으로 인한 질병 치료 방법에 대한 미래 방향에 대해서도 다루고 있다. 그리고 신경정신과 관련하여 요즘 이슈가 많이 되는 자폐증, 우울증, 그리고 기계, 동물, 인간이 어떻게 연결될 수 있는가에 대한 미래 가능성을 소개하고 오픈 이노베이션을 통해 어떻게 미래를 준비하면 좋을지 제안한다.

헬스케어 산업 혁신 기업들의 비즈니스 모델은 무엇인가?
헬스케어 생태계에 다변화를 가져다주고 있는 새로운 혁신 기술과 동반진단에 대한 좀 더 구체적인 기술과 비즈니스 모델에 대해서 자세히 분석했다. 추가로 우리나라의 국가 주도의 연구개발 및 임상시험 관련된 현황과 미래 방향성을 소개했고 4차 산업혁명과 헬스케어 산업이라는 키워드로 분류한 혁신적인 기업들에 대한 소개했다. 특히 인공지능, 디지털 영상진단, 신약개발, 디지털 수술 관련된 스타트업을 중심으로 했다. 마지막으로 국내 헬스케어 산업 성장에서 관계가 있는 생명윤리법, 인공수정, 체외수정 관련 내용들까지도 담고 있다.

황호성(쿼드자산운용 대표)
4차 산업혁명 시대 헬스케어 산업의 핵심을 간명하고 구체적으로 이해할 수 있도록 이끌어준다. 키워드라고 할 수 있는 ‘개인 맞춤의료’의 현재와 미래에 대한 설명 그리고 이의 성공적 구현을 위한 인프라 구축 및 정부의 역할까지 폭넓게 다루고 있다.

김정우(쿼드자산운용 대표)
나는 누구인가, 왜 사는가, 그리고 어떻게 살 것인가 하는 철학적 고민은 병들어 죽지 않을, 또는 아주 오래 살아야 할 인간에게는 전혀 새로운 질문이다. 생명공학과 정보기술의 융합으로 인간의 존재와 가치는 특이점에 이르게 될 것이다. 이 책은 헬스케어의 산업적 변화와 새로운 시도들이 인간의 삶과 사회를 어떻게 바꾸어갈지 상상하는 데 좋은 시작점이다.

박웅양(삼성서울병원 유전체 연구소 소장·성균관대학교 의과대학 교수)
4차 산업혁명 기술을 접목한 다양한 개인 맞춤의료 헬스케어 서비스에 대해 체계적으로 정리한 책이다. 특히 빅데이터와 인공지능 기술이 어떻게 의료 생태계를 변화시키고 있는지 설명해주고 있다. 우리가 4차 산업혁명 시대에 헬스케어 산업을 이해하는 데 유용한 정보를 제공한다.

박상준(서울대학교병원 의료기기 혁신센터 부센터장·영상의학과 교수)
지난 몇 년간 피어난 4차 산업혁명 불씨들이 의료에 집중되고 있다. 이제는 누구나가 느끼는 그 불씨를 균형감 있게 전달하고자 한 저자의 전문성과 고민이 느껴진다. 각 분야의 전문가부터 일반 학생들까지. 100세 시대를 향하는 헬스케어 생태계의 모든 구성원에게 유용하다. 이 책의 출간이 반가운 이유다.

정재경(SK 그룹 투자 담당 전무(전 삼성벤처스 아메리카 투자 상무)
개인 맞춤의료는 앞으로 헬스케어 산업을 획기적으로 발전시킬 것이며 우리의 삶 자체를 변화시킬 것으로 예상된다. 이 책은 광범위한 분야를 아우르면서 동시에 미래의 트렌드와 기술을 깊이 있게 분석하고 있다. 전문가뿐만 아니라 새로 입문하는 독자들도 쉽게 이해할 수 있게 되어 있다.

고은지(LG경제연구원 연구위원)
이 책은 헬스케어 산업을 지배하는 트렌드인 ‘개인 맞춤의료’ 기술뿐 아니라 관련 기업들의 사례를 통해 알기 쉽게 설명하고 있다. ?또한 4차 산업혁명과 관련해서 부상하고 있는 키워드인 유전자 검사, 웨어러블 바이오 센서, 로봇 수술 등에 대해서도 다룬다. 헬스케어 산업의 변화상을 한눈에 조망해볼 수 있다.

김동우(메드트로닉코리아 사업개발 및 전략 담당 상무)
헬스케어 산업은 한국을 비롯한 전 세계 국가들이 가장 큰 관심을 갖고 육성 방안을 찾고자 노력하는 차세대 성장 동력이다. 이 책은 기회와 도전을 함께 요구하는 이 분야에 관심을 갖고 새로운 성장 기회를 모색하고자 하는 많은 이들에게 전문적이면서도 방대한 자료를 바탕으로 헬스케어 산업 전반, 개인 맞춤의료, 임상시험에 대해 차근차근 설명해 나가는 유용한 길라잡이가 될 것이다.

황지만(딜로이트 라이프 사이언스 섹터 리더 파트너)
이 책은 현재 헬스케어의 발전 상황과 미래의 헬스케어 발전을 예상할 수 있는 인사이트를 얻게 해준다. 원격진료, 4차 산업혁명을 활용한 헬스케어에 대한 방향 제시가 구체적 사례와 함께 제공되어 일반인 또한 흥미롭게 다가갈 수 있을 것이다.

김용우(한국보건산업진흥원 제약바이오산업단장)
이 책은 이미 우리에게 익숙한 용어로 다가온 4차 산업혁명과 헬스케어 산업의 기술 발전이 가져다줄 미래 의료의 다양한 모습들을 독자들이 이해하기 쉽게 설명하고 있다. 개인 맞춤의료의 방향과 함께 헬스케어 생태계의 새로운 기술들을 살펴볼 수 있는 흥미로운 시간이 되리라 기대한다.

서보광(㈜ 유빅스테라퓨틱스 대표이사)
이 책을 읽다 보면 이 두 가지 개념의 접점이 어디이고 어디로 향하는지 확실히 깨닫게 된다. 저자가 진단, 신약, 디지털 헬스케어 등 산업계와 학계에서 구석구석을 직접 연구하고 사업화하고 또 투자해가면서 어떤 줄기를 따라가야 할지 통찰력 있게 엮어냈기 때문이다. 헬스케어 산업이 변화해가는 흐름을 보고 싶은 모두에게 일독을 권한다.

추천사
4차 산업혁명 시대 바이오 산업 입문서(김일진, 미국 가던트 헬스 의학부 총괄이사ㆍ전 캘리포니아대학교 의대 교수)

머리말 개인 맞춤의료는 어떻게 적용되고 활용되고 있는가

1장 4차 산업혁명과 헬스케어 산업

개인 맞춤의료와 4차 산업혁명
4차 산업혁명과 삶의 변화
퍼스널 오믹스 프로파일링
대사체의 유용성
(질병 진단 / 신약개발 / 장기 이식)
개인의 마이크로바이옴
(인간 마이크로바이옴 치료제와 질환 영역 / 항생제와 유산균 조합을 통한 약제 내성균 치료)
법의학 마이크로바이옴
대변이식술 치료
후생유전학
영양유전체학
비만과 디지털 헬스케어
당뇨와 디지털 헬스케어
헬스케어 산업의 고객주의
(구강 건강관리)
고객 직접 의뢰 방식 유전자 검사
광치료를 이용한 개인 맞춤 건강관리
헬스케어 솔루션의 변화
웨어러블 디바이스와 바이오 센서
호흡가스를 이용한 질병 측정 기술
불임 및 난임 개선 관련 디지털 헬스
바이오 시큐리티: 홍채, 지문, 얼굴 인식
IT 기술과 개인 맞춤의료
(데이터베이스와 개인 맞춤의료의 활용성 / 전자처방전과 병원 정보 시스템)

2장 개인 맞춤의료의 기술과 미래

정밀의료와 동반진단
(질환별 약물에 대한 반응성)
표적치료제 명명법
동반 진단 관련 주요 기업
비침습 산전검사
맞춤치료제 진화
개인 맞춤 재생의료
개인 맞춤 바이오 3D 프린팅
(이해 관계자 / 3D 프린팅 장단점 / 각막과 기관지 제작 / 심장 패치 / 코뼈 재건 성형수술 / 유방 재건 / 안면이식 / 국내 및 해외 3D 프린팅 관련 업체)
최소 침습과 로봇 수술
(다빈치 로봇 수술기 설치 현황)
로봇 수술의 미래 방향
(VR 연동 의료기기 / 증강현실 연동 의료기기 / 오리스 헬스: 모나크 플랫폼 / 수술 시 암 조직 실시간 검사 방법 / 암세포 림프절 전이)
차세대 내시경 시술 및 수술의 혁신
전자치료
(시선 추적을 통한 질병 모니터링 / 신경자극 기술)
접촉의 과학 및 응용
디지털 헬스와 자폐 진단
우울증과 디지털 헬스
인간과 동물
(인간-동물 키메라 / 돼지-사람 이종장기이식)
뇌-컴퓨터 연결
오픈 이노베이션
(연구 중심 병원)

3장 개인 맞춤의료 진단

체내진단과 체외진단
체외진단 검사의 예시
현장진단 검사장비
진단검사의 역할 및 임상적 의의
동반진단 개요
(새로운 암 진단 방법 사례)
액체생검
액체생검: 혈중암세포, 혈중암 DNA
(혈중암세포와 혈중암 DNA 비교 / 개인 맞춤치료를 위한 종양 회의)

4장 국가 주도 통합 연구개발과 임상시험

대한민국 임상시험 인프라
디지털 혁신과 임상시험
개방형 보건의료 빅데이터
디지털 헬스 관련 연구개발 인프라
헬스케어 산업 관련 지식 데이터베이스
닥터 앤서 프로젝트

5장 헬스케어 생태계의 변화와 새로운 기술

디지털 수술 관련 기업
디지털 헬스케어 솔루션 관련 기업
디지털 영상진단 기술 관련 기업
체외진단 분석기기 관련 기업
인공지능 신약개발 관련 기업
신약개발 차세대 기술 보유 업체
(표적단백질 분해 플랫폼 기술)
헬스케어 산업 혁신 생태계 조성
융합 헬스케어 교육 및 연구개발
생명윤리법 개요
(인공수정 Vs 체외수정 Vs 생체 외 생식세포형성)

에필로그
참고문헌

일반적인 의료 행위는 사실 ‘개인적인personal’ 행위이다. 의사는 특정 환자가 가진 정보를 토대로 환자의 질병 상태를 결정하고 진단하며 치료에 대한 의사결정을 내린다. 예를 들어 의료기록, 문진, 생체 신호, 가족력, 혈액검사, 조직검사, 영상검사결과 등의 정보를 사용한다. 그러면 개인 맞춤의료Personalized Medicine란 무엇인지 궁금할 것이다. 가장 확실한 답은 개인으로부터 생성되는 빅데이터와 그것을 잘 분석해서 인사이트를 도출해낼 수 있는 전반적인 생태계라고 할 수 있다.
-p. 17

신생아의 마이크로바이옴은 모유 수유와 섭취하는 음식에 따라서 매우 많은 변화가 일어날 수 있다. 신생아기와 유년기를 지나면서 장내 마이크로바이옴은 매우 큰 변화가 일어나고 사춘기를 지나면서 거의 안정화가 된다. 모든 사람들은 각자의 독특한 마이크로바이옴을 가지고 있게 된다. 그래서 우리는 개인 마이크로바이옴이라고 표현할 수가 있다.
기본적으로 마이크로바이옴은 중요한 대사물질들을 생성해내는 데 매우 큰 역할을 한다. 개인의 건강과 삶의 질 증진을 위해서 개인 마이크로바이옴에 대해서 잘 아는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 향후 인간 마이크로바이옴을 활용한 치료와 진단 시장이 활성화될 것으로 전망된다. 2024년까지 마이크로바이옴을 활용한 치료제 시장은 약 94억 달러 규모로 빠르게 성장할 것으로 예측된다. 진단 분야 시장은 2024년 약 5억 달러 정도로 전망된다.
-p. 31

추가적으로 웨어러블 센서와 사물인터넷 기기를 통해서 개인의 라이프 로그 데이터를 모아서 개인 맞춤 솔루션을 제공해주는 서비스들이 생겨나고 있다. 해외의 경우는 해빗Habit이 제공하는 서비스가 있다. 해빗은 영양 관련된 70여 개 유전자 데이터를 활용하 여 개인 맞춤 식단 도시락을 배달해주고 개인 활동에 대한 코칭도 해줄 수 있다. 이러한 서비스는 유전자와 먹는 식단으로 인해 나타나는 표현형의 결과를 딥러닝으로 분석하여 개인의 이상적인 식단 데이터를 도출할 수 있다. 추가적으로 SNS를 통해서 사용자의 진 행 상황을 공유하는 앱도 포함하고 있다.
-p. 50

기존에 일반 의약품과 소비재 상품을 통해서 고객을 맞이했던 약국 및 슈퍼마켓은 리테일 클리닉이라는 융합 서비스를 도입함으로써 예방-진단-치료-관리(모니터링)의 헬스케어 가치사슬에서 중요한 위치를 차지하게 되었다. 물론 의사의 중대한 조치가 필요한 질병의 경우는 당연히 병원에 방문하는 것이 맞다. 하지만 대부분의 경미한 질환들, 예를 들어 열이 나고 감기 증상이 있거나 소화기 계통에 문제가 있는 경우는 리테일 클리닉을 통해서 정확한 진단을 하고 적절한 처방을 받을 수 있게 되었다.
또한 일반적인 의료 시스템에서는 건강보험(사보험 혹은 공보험)을 가입한 환자 혹은 개인이 병원 진료를 받은 후에 건강보험 회사가 차후에 의료비를 청구하는 방식이다. 그러나 리테일 클리닉은 건강보험 가입 없이 환자 혹은 고객이 해당 의료 서비스에 직접 결제하는 방식이다. 이러한 리테일 클리닉은 대형 슈퍼마켓, 아울렛 등 거주민이 많은 곳에 위치하고 영업시간 역시 자유롭기 때문에 접근성과 편의성이 증가할 수 있는 모델이다.
-p. 60

의사들은 질병에서 얻은 경험 및 지식을 기반으로 임상 때 의사 결정을 한다. 통상적으로 매우 정제된 경우의 질병에 해당하는 표준화된 치료 가이드라인을 기준으로 한다. 따라서 이런 방대한 데이터베이스는 의학계에 큰 패러다임의 변화를 이끌 수 있다. 이 개인 데이터베이스에서 근간한 정보는 실시간으로 접근이 가능하며 좀 더 정밀하고 개인화되고 정량적으로 개인의 건강상태를 관리할 수가 있다. 예를 들어 암 환자의 경우에 특정 유전자 변이, 분 자 프로파일, 그리고 분석 알고리즘을 기반으로 같은 암으로 진단 받은 환자들의 그룹에서 어떻게 치료받을 수 있고 치료 후 결과가 어떻게 되는지 예상하고 예측할 수가 있다.
우리는 이것을 데이터 기반 헬스케어Data-driven healthcare라고 정의 할 수 있다. 특정 치료제로 치료받은 환자의 반응 결과는 통합 저 장되고 향후에 다른 환자들을 치료하는 근거로 사용되어 좀 더 정확성이 강화된 데이터베이스가 될 수 있다. 말 그대로 ‘살아 있 는 데이터베이스’로 점진적으로 진화하는 데이터베이스가 될 수 있다.
-p. 95

글로벌 재생의료 시장은 2017년 230억 달러에서 10년 후엔 2028년 약 2,140억 달러 규모로 연평균 22.7%가량 성장할 것으로 예측된다. 특히 유전자 치료제 시장은 연평균 25%가량으로 빠르게 성장하리라 예상된다. 또한 고령화 사회를 맞이하여 1인당 의료비가 지속적으로 증가하고 있고 다양한 희귀성 난치질환에 대한 의료비도 지속적으로 늘어나고 있다. 이러한 의료비 부담을 줄여줄 수 있는 재생의료 분야는 4차 산업혁명을 주도할 차세대 성장 동력으로 주목받고 있다.
재생의료는 노화, 질병, 사고 및 선천적인 이유 등으로 인해 손상 받거나 기능이 약화된 조직이나 장기를 교환하거나 재생시킴으로써 조직 및 장기가 원래 가지고 있었던 기능을 복원하는 첨단 융합 기술 분야이다. 기존 외과적 수술이나 화학치료를 통해서 증상을 약하게 하거나 억제할 수 있지만 장기나 조직의 손상된 구조적 형태나 기능을 복원하는 것은 힘든 일이다. 그러나 재생의료는 줄기세포를 이용한 치료제와 유전자가위 기술을 통해서 근본적인 개인 맞춤형 치료가 가능할 수 있고 기존 치료 방법의 부작용을 최소화할 수 있다. 그렇기 때문에 치료가 어려웠던 만성질환 및 난치성질환에 새로운 치료 방법으로 부상하고 있다.
-pp.120~121

로봇 수술Robotic Surgery은 의사가 수술 도구를 움직일 수 있는 로봇을 제어하며 하는 수술이다. 일반외과에서 시작되어 산부인과, 비뇨기과, 심장외과, 흉부외과 등의 여러 수술 분야에서 이용되고 있다. 현재 가장 많이 알려진 다빈치 수술 로봇은 미국 국방성에서 1980년대에 전시에서 사용할 목적으로 개발했다. 의사가 항시 있을 수 없는 곳에서 원격 조정이 가능한 수술 로봇이 필요해서 개발이 시작되었다. 인튜이티브서지컬Intuitive surgical 회사에서 1999년 처음으로 다빈치 수술 로봇이 출시되었다.
처음에는 심장이나 복강경 수술에 주로 사용되었으나 비뇨기과의 전립선 수술이나 산부인과의 자궁경부나 자궁 등 사람의 손이 접근하기 어려운 좁은 영역에서 특히 큰 효과를 나타냈다. 장점은 최소 절개를 통해 복잡한 수술을 원활히 수행할 수 있는 것이다. 최대 15배까지 확대되고 3D 영상 지원 기능을 활용하면 사람의 손보다 더 자유로운 수술기구의 행동반경을 확보할 수 있으며 의사의 미세한 손 떨림을 방지하기 때문에 더욱 안전한 수술이 가능하다. 또한 절제 부위가 적기 때문에 출혈이나 감염의 위험이 상대적으로 적고 수술 후 적은 흉터와 통증으로 회복이 빨라 환자 삶의 질을 최대한 높일 수 있다.
-p. 138