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  [] (피터 디아맨디스 미래예측) 의료 산업을 획기적으로 변화시키는 세 가지 기술. 개인화된 맞춤형 치료, 어디서나 장소를 가리지 않는 의료, 지능형 질병 예방의 새로운 시대. 기술의 융합은 의료분야의 획기적 발전을 가져왔다  게시글을 twitter로 보내기 게시글을 facebook으로 보내기 게시글을 카카오스토리로 보내기
write date : 2018-07-12 10:42:30   

(피터 디아맨디스 미래예측) 의료 산업을 획기적으로 변화시키는 세 가지 기술. 개인화된 맞춤형 치료, 어디서나 장소를 가리지 않는 의료, 지능형 질병 예방의 새로운 시대. 기술의 융합은 의료분야의 획기적 발전을 가져왔다.

우리는 의료산업의 혁명기에 살고 있다. 인공지능을 이용한 신약 개발 프로세스는 종전의 방법보다 100배 이상 더 빨라지고 100배 이상 더 저렴해졌으며 임상실험 성공률은 90% 이상에 달하고 있다. 가상 의사, 주문형 의료, 주머니 속의 의료기기 등 모바일 의료 산업은 2022년까지 1,020억 달러 규모에 달할 것으로 예측되고 있다. 그리고 유전자 시퀀싱 비용은 지난 13년 동안 10만 배나 감소하여 무어의 법칙보다 3배나 더 빠른 발전 속도를 나타내고 있다.

Source: NIH / National Human Genome Research Institute

그러나 인류는 이제 겉포장을 긁고 있는 수준이다. 기하급수적 기술들이 한꺼번에 폭발적으로 발전하면서 우리는 전례가 없는 개인화, 유비쿼터스, 지능형 의료의 등장을 목격하고 있다. 아래에서는 의료 산업을 획기적으로 변화시킬 세 가지 기하급수적 기술에 대해 이야기한다. 우리는 무엇이든 가능한 새로운 시대에 살고 있다.

1. 개인화된 치료

2. 어디서나 장소를 가리지 않는 의료

3. 지능형 질병 예방의 새로운 시대

개인화된 치료

현재의 연구는 하나의 약품으로 널리 적용되도록 만드는 방식을 채택하고 있다. 임상실험은 일반인에 대한 치료 방법을 발견하는 것을 목표로 하고 있으며 몇 년 동안의 엄청난 비용이 드는 초기 연구, 실험실 테스트, 인간을 대상으로 하는 임상실험 허가, 몇 단계의 환자 테스트를 거쳐 최종적인 승인을 받게 된다.

하지만 모든 환자의 치료가 개인의 유전자를 목표로 하여 실험실 테스트에서 제품의 준비까지 저렴한 비용으로 이루어진다면 어떻게 될까? 엔비디아(NVIDIA)는 강력한 심층학습 시스템을 이용하여 개인 유전자에 맞게 치료방법을 맞춤형으로 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 또한 토론토대학교의 연구진들은 개인의 암 유발 유전자 변이를 정확히 찾아내기 위한 유전자 해석 엔진을 구축하고 있다. 노스캐롤라이나대학교의 리네버거 암종합센터(Lineberger Comprehensive Cancer Center)의 연구진들은 인지컴퓨팅을 이용하여 개인의 유전자 정보를 기반으로 개인별로 적절한 치료 방법을 연구하고 있다.

그러나 이것은 시작에 불과하다. 하버드대학교 위스 생물공학연구소(Wyss Institute) 연구진들은 신체 장기 기관을 그대로 재현한 인체 장기칩(organs-on-chip)을 연구하고 있다. 위스 연구소의 장기칩은 살아있는 사람의 세포를 가진 미세유체 채널과 인간 장기의 미세 환경을 기계적으로 모방하여 미세 인공심장, 폐, 장, 신장 역할을 할 수 있다. 인체 장기칩은 기존의 2D 혹은 3D 배양 시스템으로는 재현할 수 없는 다세포 구조의 물리 화학적 미세 세포 환경과 인체의 혈관을 실제 장기 수준으로 재현할 수 있고 이 칩을 이용하면 살아있는 세포의 신진대사 활동을 실시간 고해상도 관찰하고 생화학적 체외시험을 간편하게 진행할 수 있다.

생명공학회사인 에뮬레이트(Emulate)는 인체장기칩을 이용하여 전통적인 동출실험을 대체하고 개인화된 의약품을 개발하기 위해 수백만 달러의 자금을 모으는데 성공했다. 인체장기칩을 이용하면 신약 개발 과정에서 동물과 사람을 대상으로 임상 시험을 하지 않아도 되므로 시간과 비용을 단축할 수 있습니다. 이 기술은 조직발달 연구와 장기생리학, 병인론 등 다양한 의학 부분에 상당한 발전을 가져올 것으로 기대된다. ORGANS ON A CHIP

ORGANS ON A CHIP

미래에는 이러한 기술을 이용하여 세포를 칩에 옮길 수 있고 치료 방법을 실험하거나 올바른 치료를 위해 사용될 수 있으며 개인의 유전자 정보에 정확히 맞춰질 수도 있다. 그러나 이 기술이 유전적으로 개인화된 치료를 중단하지는 않는다.

우리 각자는 40조 개에 이르는 미생물을 가지고 있고 각각의 미생물은 서로 다르다. 바이옴(Viome)이라는 스타트업에서는 머신러닝을 이용하여 사람의 몸속의 미생물을 분석하여 최적의 개인화된 영양식 추천을 할 수 있다. 사용자들이 99달러/월 또는 999달러/년 비용을 지불하면, 회사가 집에서 샘플(대변)을 수집할 수 있도록 키트를 보내준다. 이후 사용자의 채집된 샘플을 토대로 분석을 통해 바이옴 측에서 사용자 개인에게 최적화된 식품, 영양 및 생활 습관 등에 대한 권고와 함께 건강한 생활을 위한 전반적인 정보를 제공한다.

바우헤드 헬스(Bowhead Health)는 사용자들이 예방적 건강 진단법과 솔루션에 접근할 수 있게 함으로써 개인 맞춤형 의료를 혁신했다. 바우헤드 의료 기기는 크기가 네스프레소(Nespresso) 커피기 만한 것으로 예상 가격은 199~299달러이다. 바우헤드 기기는 소량의 혈액이나 타액 샘플을 가지고 사용자의 생체 데이터를 측정할 수 있다. 자격을 갖춘 의사들은 이 기기가 측정한 결과를 가지고 식이 보충제와 의약품의 용량을 개인별로 선택하여 권고할 수 있게 한다.

어디서나 장소를 가리지 않는 의료

카이저 퍼머넌트(Kaiser Permanente)의 회장인 조지 할버슨(George Halvorson)은 병원과 진료소에서 이루어지던 진료가 인터넷을 통해 어디에서나 가능해지게 되어 의료비용이 급락할 것으로 예측했다. 어디서나 장소를 가리지 않는 진료의 조짐은 풍부하게 나타나고 있다.

1) 엠헬스(mHealth, 모바일 헬스)는 이미 230억 달러의 시장을 넘어섰으며 2022년에는 1,020억 달러를 초과하게 될 것이라는 예측도 있다. 인공지능을 이용한 의료용 챗봇은 시장에 넘쳐나고 있다. 진단 앱은 발진에서 당뇨성 망막병증에 이르기까지 여러 가지 질병을 식별할 수 있다. 글로벌 연결성 덕분에 모바일 헬스 플랫폼은 실시간으로 의료 데이터 수집과 전송, 원격 진료를 수행할 수 있게 되었다.

2) 가상현실과 증강현실은 의료인 훈련을 혁신하고 교육의 몰입도를 높이며 유비쿼터스 적으로 접근이 가능하다.

의료산업이 의사 부족으로 어려움을 겪고 있다. 의료인 교육은 비용이 많이 들 뿐 아니라 진통적인 교육방식은 확장성을 저해한다. 가상현실과 증강현실을 통한 학습방법의 도입으로 의사 어깨 너머로 타인의 경험을 배우던 날이 지나가고 있다.

최소한의 비용으로 세계 어디에서나 가상 3D 신체를 이용하여 세계 어디에서나 교육을 받을 수 있다. 에코픽셀(Echopixel)과 3D4메디컬(3D4Medical)과 같은 회사들은 의료교육의 탈 지역화된 실무 교육을 위해 증강현실과 가상현실을 이용한 해부학 기술을 제공하고 있다.

3) 인공지능을 이용한 의료기기인터넷(IoMT, Internet of Medical Things)은 의료 분야에서 가장 흥미로운 분야가 될 것이다.

정맥 내 나노기계, 전자 임플란트와 알약에 내장된 센서의 시대가 왔다. 예전부터 웨어러블 기기를 통해 걸음, 심박수 등 다양한 건강 요소들을 추적해왔지만 이제 먹을 수 있는 센서와 스마트 나노봇은 수많은 의료 변수를 모니터링하고 질병의 진단에 도움을 주게 된다. 그리고 이러한 나노센서와 나노네트워킹 기술을 통해 미세한 봇들이 서로 통신하게 되어 목표지점까지 약물 전달과 자동화된 수정 조치를 가능하게 한다.

ar-complete-anatomy-app-3d4medical

일부 회사들은 신체에 들어갈 필요가 없는 고정밀 센서를 연구하고 있다. 애플은 당뇨병 치료를 위해 혈당 수치를 실시간으로 모니터링할 수 있는 비침습 센서를 개발하고 있다. 사물인터넷과 연결된 센서들이 처방약의 세계에 진입하고 있다. 지난해 말 최초로 센서를 내장한 알약인 아빌리파이 마이사이트(Abilify MyCite)가 디지털 의약품으로 승인을 받았다. 조현병과 기타 정신 질환 치료약인 아빌리파이 알약 안에는 프로테우스가 개발한 실리콘, 마그네슘 및 구리와 같은 미네랄을 함유한 작은 칩이 이식되어 있다. 이 디지털 알약이 환자의 위에 도달하면 위산과 반응하여 미약한 전류가 발생한다. 이 전기 신호를 환자의 몸에 부착되어있는 센서가 감지하여 블루투스를 통해 환자의 스마트폰에 신호를 전송함으로써 환자가 약을 언제 먹었는지를 모니터링할 수 있으며, 이 정보는 의사와 가족들에게 전송된다.

지능형 질병 예방의 새로운 시대

전례가 없는 융합의 시대가 오고 있다. 혈관을 따라 흐르는 나노봇 센서는 다양한 의료 변수를 모니터링하고 영양소 수준을 측정하며 콜레스테롤 수치를 감시한다. 이러한 센서를 통해 수집된 데이터는 실시간으로 인공지능을 이용하는 슈퍼컴퓨터에 전송된다. 컴퓨터에는 블록체인에 의해 안전이 보장된 유전자 기록, 체내 미생물 기록, 의료 기록이 보관되어 있다.

만약 이상이 감지되면 인공지능 의사는 환자의 유전정보와 실시간 건강 데이터를 기반으로 최적의 개인 맞춤형 치료 방법을 확인한다. 검사를 거쳐 승인이 되면 처방전이 가정에 있는 의료용 3D 프린터로 보내진다. 3D 프린터는 맞춤형 용량으로 약품을 제조하고 약물의 활성성분을 마이크로 장벽으로 분리하고 다양한 약물의 방출과 효과를 모니터링하기 위해 내장된 센서를 인쇄한다. 의료기기인터넷을 통해 피드백이 즉각적으로 이루어지며 인공지능은 향후의 치료를 위해 개인화된 약물을 다시 향상시킨다.

마이크로소프트의 헬스케어 넥스트(Healthcare NExT)와 IBM의 왓슨헬스(Watson Health)와 같은 의료용 인공지능 기업들은 진단과 신약 발견, 유전자 치료방법 개발 등에 힘쓰고 있다. 의사들은 이러한 일에서 벗어나 환자를 교육하고 로봇의 도움을 받아 원격 수술을 집도하고 예방적 치료와 같은 자문 역할에 더욱 집중할 수 있게 된다.

결론

의료 분야보다 기술의 융합이 획기적인 발전을 가져올 수 있는 분야는 없다.

크리스퍼/카스9과 같은 혁신적 기술은 유전자 치료의 잠재력을 열어주었고 양자 컴퓨팅은 인공지능을 이용한 신약 발견의 속도를 획기적으로 높여주었으며 3D 프린팅 기술은 예방의학의 힘과 임플란트 기술을 소비자의 손에 쥐어 주었다. 우리는 지금 모든 것이 가능해지는 시대에 살고 있다.

 

Image Credit: Emulate Bio

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