- 스마트 캡슐로 약물치료를 효율화하고 만성질환 관리 -

- 유전자 편집기술과 미세중력 환경 연구로 인간의 한계 초월-

 

 

 

□ 4차 산업혁명을 통한 의료산업의 효율화와 기술적 한계 극복

 

  ㅇ 의료산업은 4차 산업혁명에서 가장 주목받는 분야 중 하나임. 디지털과 의학의 결합을 통해 질병의 이해, 예방, 치료 방법의 영역을 확대하고 효율성을 증대시킬 수 있음.

    - 의료분야는 규모가 매우 큰 산업인 데 반해, 비효율성이 매우 높은 산업이기 때문에 4차 산업 혁명을 통한 변화의 여지가 매우 큰 편 

   - 4차 산업혁명에 따른 정보통신 기술의 활용, 데이터 확보 및 분석은 의료산업의 효율성을 증대시키고 물리적, 기술적 제약으로 인해 과거에 접근하지 못했던 정보의 확보가 가능해질 것

 

  ㅇ 미국 비즈니스 매거진 포춘(Fortune)은 의료산업 내 4차 산업혁명의 주요 흐름으로 원격진료(Telemedicine), 알고리즘 의학(Algorithmic Medicine), 차세대 캡슐(Next-generation Capsules), 유전자 혁명(Genomic Revolution), 제약산업 혁신(Pharma's New Frontier)을 제시

    - 차세대 캡슐로 주목받는 스마트 캡슐은 환자가 약 복용 처방을 따르지 않음으로 발생할 수 있는 사회적 비용을 감소시키고, 효과적으로 만성질환을 관리할 수 있도록 도움을 줌. 유전자 편집 기술의 발전과 제약 산업의 공동연구 범위 확대는 의료산업에서 인간의 한계를 초월한 혁신을 가져다 줄 것

 

□ 차세대 캡슐(Next-generation Capsules)

 

  ㅇ 미국 처방 의약품 구매절차가 비효율적이고 불편해 문제점으로 지적돼 왔음.

    - 미국에서 처방 의약품을 구매하거나 재구매 하기 위해 약국에서 줄을 서서 주문하고 약사의 조제시간을 기다리는 데 최소 20여 분의 시간이 소요됨. 심지어 약국에 의사가 처방한 약이 구비돼 있지 않아 추후 재방문해야 하는 일도 빈번히 발생

 

  ㅇ 알칸사스 대학의 연구 결과에 따르면, 미국 성인의 약 50%가 구매절차 및 비용 문제 등의 의도적인 이유와 잊어버리는 등의 의도치 않은 이유로 약을 처방에 따라 복용하지 않는 것으로 나타남.

    - 고혈압과 같은 만성 질환은 약물 치료가 성실히 이루어지지 않을 경우, 심장 질환과 같은 심각한 질환으로 이어질 수 있어 결국 치료비용 상승이 발생

    - 미국에서 매년 약 복용을 성실히 하지 않아 추가적으로 발생하는 비용은 1000억~3000억 달러 규모인 것으로 추정됨.

 

  ㅇ 최근 의약품 산업에서 진단과 약물 전달 효과를 개선하고 다양한 질병을 모니터링 할 수 있는 센서, 카메라, 패치, 추적기 등으로 구성된 차세대 캡슐이 각광받고 있으며 약 복용 문제로 인한 사회적 비용을 감소 시킬 것으로 평가되고 있음.

    - 스마트 캡슐이라고 불리는 차세대 캡슐은 삼킬 수 있거나 피하에 삽입할 수 있으며, 포괄적인 건강 모니터링과 환자의 약물 순응도를 측정 가능

 

  ㅇ 시장조사기업 프랭클리(Frankly Inc)에 따르면, 글로벌 스마트 캡슐 시장 규모는 2016년 8억5000만 달러 규모에서 2021년까지 연평균 21.1%의 고성장을 지속해 22억 달러를 기록할 것으로 전망됨.

    - 미국 스마트 캡슐 시장 규모는 2016년 4억6800만 달러였으며, 2021년까지 연평균 20.6%의 성장을 지속해 12억 달러 규모를 기록할 전망

 

  ㅇ 주요기업 사례

    - 브래번 제약(Braeburn Pharmaceuticlas)은 아편 중독 치료용 임플란트 '프로부핀(Probuphine)'에 대한 미국 식약청(FDA) 허가를 최초로 획득함. '프로부핀'은 환자 팔에 삽입할 수 있는 성냥개비 크기의 임플란트로, 아편과 유사한 부프레노르핀이라는 약물을 최대 6개월간 소량씩 지속적으로 배출함. 아편 중독 치료 중 금단 증상 완화를 위해 엄격하고 규칙적인 약물 투여가 중요한데 환자가 수동으로 부프레노르핀을 복용하는 대신 '프로부핀'이 정기적으로 약불을 분비함으로써 처방에 충실할 수 있도록 함.

 

브래번 제약의 '프로부핀'

 

자료원: 브래번 제약

 

    - 인타르시아 테라퓨틱스(Intarcia Therapeutics)의 당뇨병 약물전달 장치 'ITCA 650'은 당뇨병 치료제인 엑세나타이드(exenatide)가 충전된 성냥개비 크기의 피하 삽입용 삼투압 펌프임. 이것을 환자의 복부 피하에 삽입하며 1~2회 충전으로 1년간 사용 가능. 인타르시아가 'ITCA 650'의 미국 식약청 판매 허가를 준비하던 중 에이즈 감염 예방약에 활용될 수 있음을 발견함. 이에 따라, 빌 앤 멜린다 게이츠(Bill & Melinda Gates Foundation) 재단이 에이즈 치료 장비 개발 지원을 위해 인타시아 테라퓨틱스에 1억4000만 달러 투자를 약속

 

인타르시아 테라퓨틱스의 'ITCA 650'

 

자료원: 인타르시아 테라퓨틱스

 

    - 스마트필(Smart pill) 스타트업 프로테우스 디지털 헬스(Proteus Digital health)는 의사가 환자의 생채신호를 추적해 환자가 처방에 따라 약을 복용하고 있는지 확인할 수 있는 센서 디스커버(Discover)를 개발. 디스커버는 환자가 먹는 약에 부착할 수 있는 모래알 만한 크기의 소화가능한 센서로, 구리와 마그네슘이 들어 있어 위산과 반응하면 전류를 발생시킴. 전류가 만들어 낸 전기적 신호가 환자의 복부에 부착하는 패치에 전달되고 패치에 전달된 환자의 생체리듬을 스마트폰 등 기기를 통해 확인 가능

 

프로테우스 디지털 헬스의 '디스커버'

자료원: 프로테우스 디지털 헬스

 

□ 유전자 혁명(Genomic Revolution)

 

  ㅇ 유전자는 아데닌(Adenine), 티민(Thymine), 구아닌(Guanine), 시토신(Cytosine) 네 가지 염기로 구성돼 있음. 염기 배열에 따라 외모에서 유전적 질병까지 인체의 대부분을 결정

 

  ㅇ 유전자 조작은 의학에서 가장 혁명적인 분야 중 하나로 'Crispr-Cas9'이라고 불리는 3세대 유전자 가위를 발견함에 따라, 유전자 편집 기술이 큰 진전을 이룸.

    - 유전자 가위 크리스퍼(Crispr)는 21세기 생명공항에서 가장 획기적인 발견의 하나로 생명공학의 발전을 이끌어온 기술

    - 3세대 유전자 가위는 유전자 코트의 비정상적인 부분을 정확히 찾아내, 몇 가지 염기서열 조작만으로 최적의 구조를 형성하도록 할 수 있어 낮은 비용으로 대량 생산을 가능케 함.

 

  ㅇ 시장조사기관 NK Wood에 따르면, 글로벌 크리스퍼 시장 규모는 2016년 3억6100만 달러 규모였음. 2017~2025년 연평균 36.79% 성장해 2025년에 59억6600만 달러 규모를 기록할 전망

    - 미국 오바바 전 대통령은 인간 유전자 연구에 1달러를 투자할 때마다 140달러의 경제효과를 가져온다고 말하며, 유전자 과학 분야가 거대 경제로 성장할 혁신 분야라고 전망한 바 있음.

 

  ㅇ 주요 사례

    - 파일 공유 서비스 냅스터의 공동 창업자가 암 치료를 위해 운영하고 있는 파커암면역요법연구소(Parker Institute for Cancer Immunotherapy)는 올해 미국 펜실베이니아 대학과 관련 기관에서 시행 예정인 크리스퍼 기술을 통한 암 면역세포 인체 투입 실험을 후원

    - 미국 거대 제약기업 엘러간(Allergan)은 2017년 3월 크리스퍼 전문기업 에디타스(Editas Medicine)와 희귀하고 심각한 안구질환 치료를 위한 실험적 생명공학 치료법 사용을 위해 9000만 달러의 계약 체결

    - 미국 텍사스 사우스웨스턴 의과 대학(Texas Southwestern Medical Center) 연구진은 2017년 4월 Cpf1이라는 다른 종류의 효소와 유전자 편집 도구를 연결해, 치명적 근육 파괴 질환인 듀켄씨근이영양증(Duchenne muscular dystrophy)과 관련한 돌연변이를 바로잡는 데 성공했다고 발표. Cpf1은 효소의 크기가 작아서 Cas9가 도달 할 수 없는 특정 유전자 영역을 공략 할 수 있기 때문에 Crispr-Cpf1은 잠재적으로 Crispr-Cas9 보다 훨씬 더 유망 한 것으로 평가됨.

    - 11억 달러 가치를 보유한 스타트업 기업 23앤드미(23andMe)는 2017년 4월 파킨슨병, 알츠하이머병, 셀리악병을 포함한 10가지 질병에 대한 유전자 테스트 기기를 의사의 처방전 없이 소비자에게 직접 판매할 수 있는 FDA 허가를 취득

 

23앤드미의 유전자 검사 키트

 

자료원: 23andMe

 

□ 제약산업 혁신(Pharma's New Frontier)

 

  ㅇ 제약산업 내 거대 제약기업과 소규모 생명공학 기업 간 인수합병, 공동 연구 등을 통해 경계가 흐려지는 추세

    - 전통적으로 거대 제약기업은 단일 연구실에서 신약을 연구 개발하는 것보다 아웃소싱하는 것이 더 효과적인 전략이라고 여겨왔음.

    - 라이선싱과 인수의 귀재인 엘러겐(Allergan)의 최고 경영자 브렌트 손더스(Brent Saunders)는 포춘과의 인터뷰에서 "회사가 연구실을 짓고 약을 개발하는데 수십억 달러를 투자한다면, 연구실 4개 벽 안에서만 할 수 있는 일만 할 수 있다. 그러나 우리가 벽을 벗어나면, 혁신의 연못이 아닌 대양에서 낚시를 할 수 있다"고 언급하며 아웃소싱의 효과를 강조했음.

 

  ㅇ 최근 제약 산업의 공동연구 상대는 중소 규모의 생명공학 기업, 스타트업을 넘어서 미세중력(microgravity) 상태에서 연구를 위한 우주정거장 등 더 넓은 영역의 첨산 영역으로 확산되고 있음.

 

  ㅇ 주요 기업 사례

    - 엘론 머스크 테슬라 최고 경영자가 이끄는 민간우주개발업체 스페이스X(SpaceX)는 미 항공우주국(NASA)과 물건 배달 계약을 맺었으며 2017년 2월 10번째 임무를 수행. 스페이스X의 우주선 드래곤은 제약기업 머크(Merk)와 다른 유명 바이오의약 기업의 물건을 포함한 탑재물을 싣고 국제우주정거장(ISS)에 물품을 인도함. 머크는 2012년 이후 미 항공우주국으로부터 국제우주정거장의 미국 연구실을 감독하도록 임명된 우주과학발전센터(CASIS)와 협력해 미세 중력 영역에서 약물 개발 실험을 진행. 머크의 구조화학자 폴 리처트(Paul Reichert)는 미세중력영역은 지구상에서 얻을 수 없는 신약 개발 기회를 제공한다고 밝혔으며, 머크는 국제우주정거장에서 차세대 암 치료제 키트루다(Keytruda)에 대한 실험을 진행 중

 

머크의 신약 개발이 이루어지는 국제우주정거장 미국 연구실

 

자료원: iss-casis.org

 

□ 전망 및 시사점

 

  ㅇ 스마트 캡슐로 약 복용 방식의 개선이 이루어지면 연간 수천 억 달러의 사회적 비용이 절감 될 것으로 판단됨.

    - 백신 투여 패치나 에이즈 예방 약물 투여 임플란트 등 새로운 투약 장비의 개발은 빈곤국의 질병 예방과 치료방법에 혁신적 진전을 가져올 수 있을 것으로 보임.

 

  ㅇ 4차 산업혁명은 의약품 캡슐 제조 산업을 첨단 바이오 기술 산업으로 전환시키고 있으므로, 기존 기업이 단순 제조업에 머물러 있어선 안됨. 기술개발, 스타트업 발굴, 투자 또는 인수 등을 통해 기술기업으로 변모해야 추후 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 판단됨.

 

  ㅇ 유전자 과학 분야는 혁신과 윤리적 우려에 따른 규제 사이의 딜레마에 빠져 있으나, 과도한 규제로 인한 기술 경쟁력 약화를 막기 위해 정치 사회 산업 전 분야에 걸친 허용 범위 논의가 요구됨.

 

  ㅇ 헬스케어 산업에서 협업과 혁신의 범위는 기존의 산업 범위를 넘어서는 융합형 혁신이 이루어지고 있으므로, 창의적인 사고로 타 산업과의 공동연구 방안을 모색하려는 노력이 필요함.

 

 

자료원: 포춘, 프랜클린, 브래번 제약, 인타르시아 테라퓨틱스, 프로테우스 디지털 헬스, NK Wood, 23andMe, 국제우주정거장, 우주과학발전센터, KOTRA 뉴욕 무역관 자료 종합

 

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