의료산업은 4차 산업혁명에서 주목받는 분야로, 매우 큰 변화를 가져올 것으로 예측되고 있다. 특히 원격진료의 경우 우리나라에서는 논란의 중심에 있지만, 글로벌 전문가들은 원격진료를 통한 의료서비스 효율화와 알고리즘 의학으로 인간 능력의 한계를 초월할 것이라는 분석도 내놓고 있다. 또, 스마트 캡슐로 약물치료를 효율화하고 만성질환을 관리할 수 있을 것이며, 유전자 편집기술 등도 많은 영향을 끼칠 것으로 보인다. 코트라는 최근 미국을 중심으로 이 같은 내용을 다룬 보고서를 내놨다.
▽4차 산업혁명을 통한 의료산업 효율화와 기술적 한계 극복
의료산업은 4차 산업혁명에서 가장 주목 받는 분야 중 하나로, 디지털과 의학의 결합을 통해 질병의 이해, 예방, 치료 방법의 영역을 확대하고 효율성을 증대시킬 수 있다.
특히 의료분야는 규모가 큰 산업인데 반해 비효율성은 높기 때문에 4차 산업 혁명을 통한 변화의 여지가 큰 편이다.
코트라에 따르면, 2015년 기준 노인을 제외한 미국 성인 인구의 약 25%가 밀린 의료비용 채무를 지고 있는 것으로 나타났다.
미국에서 의료비용은 개인 파산의 가장 큰 원인이며, 미국 연방 정부는 한 해 1인당 평균 의료비용 지출이 1만 달러 이상인 것으로 추정하고 있다. 의료인력 부족으로 환자가 의사를 만나는데도 일반적으로 수 주가 소요되는 상황이다.
하지만 4차 산업혁명에 따른 정보통신 기술의 활용, 데이터 확보 및 분석은 의료산업의 효율성을 증대시킬 전망이다. 아울러 물리적, 기술적 제약으로 인해 과거에 접근하지 못했던 정보의 확보가 가능해질 것으로 보인다.
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 제시했다.
차세대 캡슐로 주목받는 스마트 캡슐은 환자가 약 복용 처방을 따르지 않음으로 발생할 수 있는 사회적 비용을 감소시키고, 효과적으로 만성질환을 관리할 수 있도록 도움을 준다.
이외에도 유전자 편집 기술의 발전과 제약 산업의 공동연구 범위 확대는 의료산업에서 인간의 한계를 초월한 혁신을 가져다 줄 것으로 기대되고 있다.
▽원격진료(Telemedicine)
빨라진 인터넷, 스마트폰의 보급, 보험회사의 정책 변경 등에 따라 더 많은 의료기관이 온라인으로 환자와 소통하기 시작했으며, 환자들은 혈압, 심박수 등 생체신호를 의사에게 전달 할 수 있는 새로운 의료기기를 활용해 원격으로 만성질환을 관리하고 있다.
미국 보건사회복지부(U.S. Department of Health and Human Services)에 따르면, 미국 의료기관의 약 61%, 병원의 40~50%가 원격진료 형태의 진료를 제공하고 있는 것으로 나타났다.
미국 원격진료협회(American Telemedicine Association)는 2015년 한 해 약 1억 5,000만 명 이상의 미국인들이 원격진료 서비스를 받았다고 발표했다.
최근 더 많은 보험회사와 고용기업들은 원격진료 서비스를 지원하고자 추진하고 있으며, 2016년 원격진료를 복지혜택으로 제공하는 대형 고용기업의 비율은 약 75%로 2015년의 48%에서 크게 확대됐다.
‘내셔널 비즈니스 그룹 온 헬스(National Business Group on Health)’에서 1,500만명의 직원을 고용하고 있는 133개의 대기업을 대상으로 설문조사를 실시한 결과, 90%의 기업이 올해 안에 직원들에게 원격 진료 서비스를 지원할 예정이며 2019년까지 거의 모든 기업이 원격진료 서비스를 지원할 예정인 것으로 조사됐다.
우리나라에선 의료인-환자 간 원격진료를 두고 꾸준히 논란이 되고 있는데, 미국의 경우 원격진료에 대한 소비자 인식은 어떨까?
여론조사기관 ‘해리스 온라인 폴’의 설문조사에 따르면, 16%의 소비자들이 이미 원격진료를 받은 경험이 있으며, 경험이 없는 소비자 중 61%가 향후 원격진료를 받을 의사가 있다고 응답한 것으로 나타났다.
소비자들은 원격진료의 가장 큰 혜택은 편리함(59%), 비용절감(40%) 등이라고 답변했다.
월스트리트저널은 감기, 독감, 피부 발진 등과 같은 증상으로 원격진료 받을 경우 비용은 약 45달러인 반면, 의사 방문은 약 100달러, 긴급진료클리닉(urgent0care clinic)은 160달러, 응급실은 750달러 이상의 비용이 소요된다고 보도했다.
원격진료에 대한 소비자들의 가장 큰 우려는 보험적용 여부(43%), 개인정보 보안 문제(37%) 등인 것으로 조사됐다.
주요 기업 사례를 살펴보면, ‘아메리칸웰(American Well)’은 미국 전역에 약 1억명의 이용자를 보유하고 있는 대표적인 라이브 비디오 원격진료 기업으로, 지난해 미국 40개주에 300여 개 병원을 보유하고 있는 헬스케어 기업 콘센트라(Concentra)와 파트너십을 맺었다.
최근에는 삼성전자와 제휴를 맺고 삼성 스마트폰을 활용한 원격진료 서비스를 제공하고 있다.
‘닥터온디맨드(Doctor On Demand)’는 모바일앱 또는 컴퓨터 접속으로 원격진료 서비스를 제공하는 스타트업 기업으로, 현재 약 1,400명의 이상의 의사와 환자를 연결하고 있다.
‘노마드 헬스(Nomad Health)’는 내과, 응급의학과, 정신의학과 세 개의 분야에 해당하는 미국 전역의 의사 및 간호사들과 병원을 연결하는 서비스를 제공하는 스타트업 기업으로, 병원의 단기적 의료인력 문제를 해결한다.
코트라는 의료 서비스기관의 부족, 비싼 진료비, 제한적인 건강보험 혜택 등의 문제로 미국 시장에서 원격진료에 대한 수요가 높을 것으로 예상됨에 따라 한국 의료 서비스기관의 미국 원격진료 시장 진출 모색이 가능할 것으로 내다봤다.
특히 언어장벽으로 의사와의 상담에 어려움을 느끼고 한국 의료 서비스에 대한 신뢰도가 높은 교포 사회를 중심으로 일차적으로 진출하는 것이 유리할 것으로 판단했다.
코트라는 “완벽한 통역 시스템과 미국 내 한국 의료 서비스에 대한 신뢰도 구축이 선행돼야 미국 주류 시장으로 타깃 소비층을 확대 가능 할 것이다.”라며, “원격진료 서비스 시장의 확대는 원격진료기기에 대한 수요를 확대로 이어지므로 모바일앱, 생체신호 측정기기, 진료용 키오스크 등 경쟁력 있고 혁신적인 원격진료 의료기기 개발 필요성이 높아지고 있다.”라고 제언했다.
▽알고리즘 의학(Algorithmic Medicine)
빅데이터 분석과 인공지능을 활용해 인간의 한계를 극복하기 위한 ‘알고리즘 의학(Algorithmic Medicine)’도 주목받고 있다.
매일 약 250경에 이르는 빅데이터가 생성되는 가운데 의료분야에서 매 시간 쏟아져 나오는 새로운 연구논문, 임상실험 결과, 과학 연구, 특허, 건강 정보 등 수 많은 정보를 인간의 능력으로 모두 배우는 것은 불가능하다.
하지만 ‘머신러닝’은 폭넓은 학문적 연구 결과에서부터 CT 스캔, 환자의 의료기록까지 빠른 속도로 습득할 수 있으며, ‘인공지능’은 특정 의약품이 어떤 환자에게 가장 효과가 있는지, 병원 운영을 어떤 방식으로 운영해야 하는지 등, 비판적 통찰을 통한 최적화된 의사 결정을 수행할 수 있다.
스탠포드 의과대학의 로이드 마이너(Lloyd Minor) 학장은 월스트리트저널과의 인터뷰에서 향후 의학이 지속적으로 발전하기 위해서 많은 양의 데이터를 해석하는 능력이 점점 더 중요해질 것이라고 평가했다.
그는 데이터과학이 의료 서비스에 접목된 예로, 스탠포드 병원 중환자실의 인공지능 시스템이 중환자실 앞 세면대를 보고 사람이 손을 씻었을 경우에만 문을 열도록 결정함으로써 손에 의한 병원균 감염을 방지하는 프로젝트를 언급했다.
또, 암과 심장병과 같은 심각하고 치명적인 질병을 예측하고 예방하며 발생했을 경우, 정확하게 치료하기 위해 유전자과학과 빅데이터 분석을 적용 중이라고 밝혔다.
가장 중요한 것은 질병의 예측이며, 이를 위해 스탠포드 대학은 1만명을 대상으로 웨어러블 디바이스를 지급하고 유전적 요인, 생활방식, 행동요인을 추적 관찰하는 프로젝트를 시행 중이다.
스탠포드 의과대학은 구글과 유전자 분석에 대한 제휴를 맺고 구글 클라우드에 스탠포트의 연구 데이터를 입력하면 구글의 데이터과학자들이 차세대 알고리즘을 이용해 데이터를 분석함으로써 의과대학과 병원의 의사 결정을 지원하고 있다고 언급했다.
주요 기업 사례를 살펴보면, ‘아이비엠 왓슨 헬스(IBM Watson Health)’는 전자 의료기록 뿐 아니라 X-레이 사진, 뇌 스캔 이미지 등 비정형 자료를 분석해 숨겨진 패턴을 찾아내는 의료용 인공지능 시스템이다.
왓슨은 원격진료와 유사하게 원거리 분석도 가능해 2017년 초 플로리다의 지역병원과 파트너십을 맺고 암환자들에게 가장 적합한 치료법을 지시하고 있다.
‘FDNA’는 보스턴 소재 스타트업으로 유전질환 딥러닝 플랫폼 ‘페이스투진(Face2Gene)’을 활용해 단순한 얼굴 분석만으로 환자의 유전질환을 파악한다.
200가지가 넘는 희귀 유전질환 환자의 사진을 데이터베이스로 구축하고 의사가 환자의 사진을 찍어 FDNA의 모바일앱에 업로드하면 관련된 얼굴 특징을 분석해 관련 질환 리스트를 작성한다.
유전병 환자는 정확한 진단을 받기까지 평균적으로 7명의 의사에게 진단을 받는 것으로 알려져 있는데, 페이스투진은 희귀 유전병 환자의 진단 과정을 단축시킬 수 있다.
존스홉킨스 병원은 지난해 10월 GE 헬스케어와 함께 병원의 주요 일정ㆍ사건에 대한 데이터를 지속적으로 수집해 병원운영 관리를 돕는 디지털 허브 ‘주디 리츠 코맨드 센터(Judy Reitz Capacity Command Center)’를 런칭했다.
이 데이터 센터는 존스홉킨스 IT 시스템에서 1분에 500개의 메시지를 수신해 예측 분석함으로써 데이터 병목 현상을 방지하고 병원 방문 환자의 수속을 신속화한다.
데이터 센터 활용 이후 존스홉킨스 병원은 구급차 파견 시간을 한 시간 이상 절감하고, 응급실 환자들도 30% 빠르게 침대를 할당 받았다.
코트라는 “공유 가능한 데이터가 없으면 뛰어난 분석 능력을 갖춘 첨단 프로그램도 효과를 발휘할 수 없어 한국 의료산업의 지속적인 경쟁력 유지를 위해 의료 데이터의 수집과 데이터풀의 확보 노력이 중요하다.”라고 제언했다.
미국 연방정부와 민간 단체의 경우 최근 몇 년간 공공연구를 통해 암 치료를 앞당기려는 노력으로 통합 데이터 저장소인 ‘유전자 데이터 공유(Genomic Data Commons)’와 같은 이니셔티브를 통해 데이터 공유를 장려하고 있다.
▽차세대 캡슐(Next-generation Capsules)
미국 처방 의약품 구매절차가 비효율적이고 불편해 문제점으로 지적돼 왔다.
실제로 미국에서 처방 의약품을 구매하거나 재구매 하기 위해 약국에서 줄을 서서 주문하고 약사의 조제시간을 기다리는 데 최소 20여 분의 시간이 소요된다. 심지어 약국에 의사가 처방한 약이 구비돼 있지 않아 추후 재방문해야 하는 일도 빈번히 발생한다.
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 나타났다.
고혈압과 같은 만성 질환은 약물 치료가 성실히 이뤄지지 않을 경우, 심장 질환과 같은 심각한 질환으로 이어질 수 있어 결국 치료비용 상승이 발생한다. 미국에서 매년 약 복용을 성실히 하지 않아 추가적으로 발생하는 비용은 1,000억~3,000억 달러 규모로 추정된다.
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 있다.
‘스마트 캡슐’이라고 불리는 차세대 캡슐은 삼킬 수 있거나 피하에 삽입할 수 있으며, 포괄적인 건강 모니터링과 환자의 약물 순응도를 측정할 수 있다.
시장조사기업 ‘프랭클리(Frankly Inc)’에 따르면, 글로벌 스마트 캡슐 시장 규모는 2016년 8억 5,000만달러 규모에서 2021년까지 연평균 21.1%의 고성장을 지속해 22억달러를 기록할 것으로 전망된다.
미국 스마트 캡슐 시장 규모는 2016년 4억 6,800만달러였으며, 2021년까지 연평균 20.6%의 성장을 지속해 12억달러 규모를 기록할 전망이다.
주요기업 사례를 보면, ‘브래번 제약(Braeburn Pharmaceuticlas)’은 아편 중독 치료용 임플란트 ‘프로부핀(Probuphine)’에 대한 미국 식약청(FDA) 허가를 최초로 획득했다.
‘프로부핀’은 환자 팔에 삽입할 수 있는 성냥개비 크기의 임플란트로, 아편과 유사한 부프레노르핀이라는 약물을 최대 6개월간 소량씩 지속적으로 배출한다.
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 했다.
‘인타르시아 테라퓨틱스(Intarcia Therapeutics)’의 당뇨병 약물전달 장치 ‘ITCA 650’은 당뇨병 치료제인 ‘엑세나타이드(exenatide)’가 충전된 성냥개비 크기의 피하 삽입용 삼투압 펌프다. 이것을 환자의 복부 피하에 삽입하며, 1~2회 충전으로 1년간 사용 가능하다.
인타르시아가 ‘ITCA 650’의 미국 식약청 판매 허가를 준비하던 중 에이즈 감염 예방약에 활용될 수 있음을 발견함에 따라, 빌 앤 멜린다 게이츠(Bill & Melinda Gates Foundation) 재단이 에이즈 치료 장비 개발 지원을 위해 인타시아 테라퓨틱스에 1억 4,000만달러 투자를 약속했다.
‘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 개발했다.
디스커버는 환자가 먹는 약에 부착할 수 있는 모래알 만한 크기의 소화가능한 센서로, 구리와 마그네슘이 들어 있어 위산과 반응하면 전류를 발생시킨다. 전류가 만들어 낸 전기적 신호가 환자의 복부에 부착하는 패치에 전달되고 패치에 전달된 환자의 생체리듬을 스마트폰 등 기기를 통해 확인 가능하다.
코트라는 “스마트 캡슐로 약 복용 방식의 개선이 이뤄지면 연간 수 천억 달러의 사회적 비용이 절감 될 것으로 판단된다.”라며, “백신 투여 패치나 에이즈 예방 약물 투여 임플란트 등 새로운 투약 장비의 개발은 빈곤국의 질병 예방과 치료방법에 혁신적 진전을 가져올 수 있을 것으로 보인다.”라고 전했다.
또, 4차 산업혁명은 의약품 캡슐 제조 산업을 첨단 바이오 기술 산업으로 전환시키고 있으므로, 기존 기업이 단순 제조업에 머물러 있어선 안 된다고 강조했다.
기술개발, 스타트업 발굴, 투자 또는 인수 등을 통해 기술기업으로 변모해야 추후 경쟁력을 유지할 수 있다는 것이다.
▽유전자 혁명(Genomic Revolution)
유전자는 ▲아데닌(Adenine) ▲티민(Thymine) ▲구아닌(Guanine) ▲시토신(Cytosine) 네 가지 염기로 구성돼 있으며, 염기 배열에 따라 외모에서 유전적 질병까지 인체의 대부분을 결정한다.
유전자 조작은 의학에서 가장 혁명적인 분야 중 하나로, ‘Crispr-Cas9’이라고 불리는 3세대 유전자 가위를 발견함에 따라 유전자 편집 기술이 큰 진전을 이뤘다. 유전자 가위 ‘크리스퍼(Crispr)’는 21세기 생명공항에서 가장 획기적인 발견의 하나로, 생명공학의 발전을 이끌어온 기술이다.
3세대 유전자 가위는 유전자 코트의 비정상적인 부분을 정확히 찾아내 몇 가지 염기서열 조작만으로 최적의 구조를 형성하도록 할 수 있어 낮은 비용으로 대량 생산을 가능하게 한다.
시장조사기관 ‘NK Wood’에 따르면, 글로벌 크리스퍼 시장 규모는 2016년 3억 6,100만달러 규모였으며, 2017~2025년 연평균 36.79% 성장해 2025년에 59억 6,600만달러 규모를 기록할 전망이다.
미국 오바바 전 대통령은 인간 유전자 연구에 1달러를 투자할 때마다 140달러의 경제효과를 가져온다고 말하며, 유전자 과학 분야가 거대 경제로 성장할 혁신 분야라고 전망한 바 있다.
유전자 혁명의 주요 사례를 살펴보면, 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 후원한다.
미국 거대 제약기업 ‘엘러간(Allergan)’은 지난 3월 크리스퍼 전문기업 ‘에디타스(Editas Medicine)’와 희귀하고 심각한 안구질환 치료를 위한 실험적 생명공학 치료법 사용을 위해 9,000만달러의 계약을 체결했다.
미국 텍사스 사우스웨스턴 의과 대학(Texas Southwestern Medical Center) 연구진은 지난 4월 ‘Cpf1’이라는 다른 종류의 효소와 유전자 편집 도구를 연결해 치명적 근육 파괴 질환인 ‘듀켄씨근이영양증(Duchenne muscular dystrophy)’과 관련한 돌연변이를 바로잡는 데 성공했다고 발표했다.
‘Cpf1’은 효소의 크기가 작아서 ‘Cas9’가 도달할 수 없는 특정 유전자 영역을 공략 할 수 있기 때문에 ‘Crispr-Cpf1’은 잠재적으로 ‘Crispr-Cas9’보다 훨씬 더 유망한 것으로 평가된다.
11억달러 가치를 보유한 스타트업 기업 ‘23앤드미(23andMe)’는 지난 4월 파킨슨병, 알츠하이머병, 셀리악병을 포함한 10가지 질병에 대한 유전자 테스트 기기를 의사의 처방전 없이 소비자에게 직접 판매할 수 있는 FDA 허가를 취득했다.
코트라는 “유전자 과학 분야는 혁신과 윤리적 우려에 따른 규제 사이의 딜레마에 빠져 있으나, 과도한 규제로 인한 기술 경쟁력 약화를 막기 위해 정치ㆍ사회ㆍ산업 전 분야에 걸친 허용 범위 논의가 요구된다.”라고 제언했다.
▽제약산업 혁신(Pharma’s New Frontier)
제약산업 내 거대 제약기업과 소규모 생명공학 기업 간 인수합병, 공동 연구 등을 통해 경계가 흐려지는 추세다.
전통적으로 거대 제약기업은 단일 연구실에서 신약을 연구 개발하는 것보다 아웃소싱하는 것이 더 효과적인 전략이라고 여겨왔다.
라이선싱과 인수의 귀재인 ‘엘러겐(Allergan)’의 최고 경영자 브렌트 손더스(Brent Saunders)는 포춘과의 인터뷰에서 “회사가 연구실을 짓고 약을 개발하는데 수 십억 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.”라며, 아웃소싱의 효과를 강조했다.
최근 제약 산업의 공동연구 상대는 중소 규모의 생명공학 기업, 스타트업을 넘어서 미세중력(microgravity) 상태에서 연구를 위한 우주정거장 등 더 넓은 영역의 첨산 영역으로 확산되고 있다.
실제로 엘론 머스크 테슬라 최고 경영자가 이끄는 민간우주개발업체 ‘스페이스X(SpaceX)’는 미 항공우주국(NASA)과 물건 배달 계약을 맺었으며, 지난 2월 열 번째 임무를 수행했다.
스페이스X의 우주선 드래곤은 제약기업 ‘머크(Merk)’와 다른 유명 바이오의약 기업의 물건을 포함한 탑재물을 싣고 국제우주정거장(ISS)에 물품을 인도했다.
머크는 2012년 이후 미 항공우주국으로부터 국제우주정거장의 미국 연구실을 감독하도록 임명된 우주과학발전센터(CASIS)와 협력해 미세 중력 영역에서 약물 개발 실험을 진행했다.
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 중이다.
코트라는 “헬스케어 산업에서 협업과 혁신의 범위는 기존의 산업 범위를 넘어서는 융합형 혁신이 이뤄지고 있으므로, 창의적인 사고로 타 산업과의 공동연구 방안을 모색하려는 노력이 필요하다.”라고 강조했다.