AI와 빅데이터의 만남: 건강 수명 100세 시대를 여는 혁신¶
원제목: The longevity opportunity: AI meets big biological data - Nature
핵심 요약
- AI, 시스템 생물학, 방대한 생물학적 데이터를 결합하여 건강 증진 및 질병 예방 패러다임 전환을 이루고 있음.
- 개인의 유전체, 후성유전체, 단백질체 등 다중 오믹스 데이터와 생활 습관 정보를 통합 분석하여 질병 발생 전 조기 감지를 가능하게 함.
- 질병 치료 중심에서 벗어나 개인 맞춤형 웰니스 최적화 및 건강 수명 연장을 목표로 하는 정밀 의학의 새로운 가능성을 제시함.
상세 내용¶
의료 분야는 수십 년간 오믹스 기술과 생물정보학의 발전 덕분에 질병 치료를 위한 새로운 바이오마커와 약물 표적을 발견하며 발전해왔습니다. 그러나 최근 인공지능(AI), 시스템 생물학, 그리고 오랜 시간 동안 축적된 다중 오믹스 데이터의 융합은 의료의 방향을 질병 치료에서 웰니스 증진, 예방, 그리고 정밀 의학으로 더욱 확장시키고 있습니다. 스웨덴 KTH 왕립 공과대학교의 마티아스 울렌 교수는 이러한 변화를 수십 년간 꿈꿔왔던 혁신이라며, 치료 개발과 정밀 의학 발전에 있어 새로운 가능성을 열고 있다고 말합니다.
이러한 혁신의 중심에는 개인의 유전체(genomics), 후성유전체(epigenomics), 전사체(transcriptomics), 단백질체(proteomics), 대사체(metabolomics), 지질체(lipidomics), 미생물군유전체(metagenomics) 등 다양한 오믹스 데이터를 통합한 방대한 생물학적 데이터가 있습니다. 과학자들은 이러한 다중 오믹스 데이터에 개인의 생활 습관, 식단, 의료 영상, 전자의무기록, 웨어러블 센서 데이터와 같은 시간에 따른 환경 및 생활 정보까지 결합하여 분석하고 있습니다. 이러한 역동적인 생물학적 관점을 '페노놈(phenome)'이라고 부릅니다.
런던 킹스 칼리지와 KTH 왕립 공과대학교의 아딜 마르디노글루 교수는 AI, 시스템 생물학, 그리고 빅데이터가 분자 메커니즘과 페노놈 사이의 간극을 메우고 있다고 설명하며, 이들의 시너지가 엄청난 잠재력을 가지고 있다고 강조합니다. 이러한 발전은 현대 생물의학의 목표를 변화시키고 있으며, 시애틀 시스템 생물학 연구소의 르로이 후드 교수는 질병을 치료하는 것을 넘어 개인의 웰니스를 최적화하고, 질병을 예방하며, 궁극적으로 건강 수명을 90세 이상으로 연장하는 것을 목표로 삼고 있다고 말합니다.
마르디노글루 교수가 이끄는 '1백만 페노놈 이니셔티브(One Million Phenome Initiative, 1M PI)'는 전 세계 1백만 명의 개인으로부터 방대한 생물학적 데이터를 수집하는 것을 목표로 합니다. 이 프로젝트는 다중 오믹스 데이터와 생활 습관 및 환경 정보를 통합하는 총체적인 접근 방식을 취합니다. 1M PI에는 일루미나(Illumina)를 비롯한 여러 산업 파트너, 의료 센터, 대학들이 참여하고 있습니다. 이 프로젝트의 약 10~15%는 건강에서 질병으로의 전환을 장기간 추적 관찰하여, 증상이 나타나거나 진단이 내려지기 훨씬 전에 질병의 징후를 감지하는 데 사용될 것입니다.
울렌 교수가 이끄는 '휴먼 프로틴 아틀라스(Human Protein Atlas, HPA)' 프로젝트는 이미 건강한 사람들과 59가지 질병을 겪는 환자들의 단백질체 데이터를 포괄하는 종합적인 자원을 구축했습니다. 이를 통해 나이, 성별, 체질량 지수(BMI) 및 질병별 특이적 단백질 패턴을 발견했으며, 이는 질병의 초기 징후를 감지하고 예방하는 데 기여할 수 있습니다. 후드 교수 역시 웰니스 기업 Arivale과 협력하여 5,000명의 참가자를 4년간 추적 관찰한 데이터에서, 암 진단 전 혈액 샘플 분석을 통해 비정상적으로 증가한 단백질 신호 패턴을 발견했습니다. 이는 질병이 임상적으로 발현되기 전에 네트워크가 단순할 때 질병 역전을 시도할 수 있는 가능성을 보여줍니다.
편집자 노트¶
이번 '네이처' 기사는 AI와 생물학 빅데이터의 결합이 의학 및 헬스케어 분야에 가져올 혁신적인 변화를 심도 있게 다루고 있습니다. 핵심은 단순히 질병 치료에 머무르지 않고, 개인의 건강 상태를 미리 파악하여 질병을 예방하고 건강 수명을 획기적으로 늘리는 '정밀 웰니스' 시대로의 전환입니다. 일반 대중에게는 앞으로 병원에 가지 않고도 나의 건강 상태를 더 정확히 알고, 잠재적인 질병 위험을 미리 관리하며, 보다 건강하고 오래 사는 삶을 기대할 수 있다는 점에서 매우 의미 있는 소식입니다.
기사에서 강조하는 '페노놈'이라는 개념은 개인의 유전 정보뿐만 아니라, 그 유전 정보가 환경 및 생활 습관과 상호작용하며 나타나는 모든 특징을 포괄하는 개념입니다. AI는 이렇게 복잡하고 방대한 데이터를 분석하여, 우리 몸에서 나타나는 미묘한 변화를 감지하고 질병의 전조를 미리 파악하는 역할을 합니다. 마치 수사관이 수많은 단서를 조합하여 사건의 진상을 밝히듯, AI는 다양한 오믹스 데이터와 생활 습관 정보를 분석하여 개인의 건강 상태를 진단하고 예측하는 것입니다. 이는 기존의 사후 치료 중심에서 사전 예방 중심으로 의료 패러다임을 바꾸는 중요한 동력이 될 것입니다.
이러한 기술 발전은 곧 우리 일상 속에서 웨어러블 기기를 통한 실시간 건강 모니터링, 개인 맞춤형 건강 관리 앱의 고도화, 그리고 질병 발생 위험이 높은 개인을 위한 조기 개입 프로그램 등으로 구체화될 수 있습니다. 궁극적으로는 평균 수명뿐만 아니라 건강하게 살아가는 '건강 수명'을 연장하여, 삶의 질을 향상시키는 데 크게 기여할 것으로 전망됩니다. 이는 고령화 사회를 맞이하는 우리 사회에도 매우 중요한 함의를 가집니다.