‘내 손 안에 병원’ 스마트 바이오칩

‘내 손 안에 병원’ 스마트 바이오칩

기사입력 2008-06-16 02:03

[서울신문]서기 2020년. 김미래(40)씨는 아침에 눈을 뜨자마자 화장실로 향했다. 좌변기에서 일어나자 주치의의 화상전화가 걸려 왔다. 주치의는 “오늘 아침 혈압이 상당히 높은 편”이라며 “처방전을 이메일로 보냈으니 약국에 꼭 가라.”고 당부했다. 주치의가 김씨를 만나지도 않은 상태에서 처방을 내릴 수 있었던 것은 좌변기에 설치된 ‘스마트바이오칩’ 덕분이다. 영화 속에서나 볼 수 있을 법한 일이지만, 의사와 환자가 컴퓨터 화면을 통해 진료와 상담을 할 수 있는 원격화상진료시스템인 ‘U-헬스케어 시스템’은 이미 우리 주변에서 상용화 단계에 들어서고 있다.

●BT, NT, IT 융합기술

‘U-헬스케어’는 정보기술(IT)을 이용해 언제, 어디서나 제품과 서비스를 이용할 수 있는 ‘유비쿼터스’ 기술과 10억분의 1미터를 제어해 새로운 특성을 빚어내는 나노기술(NT), 그리고 생명공학기술(BT)이 한꺼번에 융합된 기술이다.

이 U-헬스케어 시대를 열 수 있는 가장 중요한 열쇠가 바로 ‘스마트 바이오칩센서’다.

스마트 바이오칩센서는 우리 몸에 있는 DNA, 효소, 항체 등을 이용해 몸속에 들어온 여러가지 세균이나 바이러스를 파악해 색깔로 그들의 정체를 알려주는 장치다. 암을 비롯한 각종 질환을 빠르고 정확하게 파악하는 것은 물론, 신체의 미묘한 변화도 감지해낼 수 있다.

스마트 바이오칩센서는 그동안 축적된 의약학 관련 콘텐츠, 칩센서의 제작기술, 측정기술 등이 유기적으로 결합된 분야다. 높은 부가가치와 시장성 때문에 생명공학기술, 나노기술과 IT의 융합을 거론할 때 항상 가장 먼저 등장하는 기술이다. 실제로도 상용화 가능성이 매우 높다.

한국생명공학연구원이 주력하고 있는 분야도 바로 이 스마트 바이오칩센서. 특히 ‘질병진단과 신약개발용 스마트 바이오칩센서’의 개발은 국민 생활과 산업 전반에 큰 영향을 미칠 전망이다. 프로젝트를 총괄하는 바이오나노연구단 정봉현 단장은 “나노바이오칩센서의 핵심기술인 다양한 바이오콘텐츠 개발 능력과 바이오칩 설계·생산 능력을 생명연이 이미 갖추고 있다.”고 밝혔다.

생명연은 이미 확보한 스마트 바이오칩센서 원천기술을 발전시키면 2012년까지 다양한 활용기술 개발을 마무리할 수 있을 것으로 보고 있다.

2016년에는 칩센서를 비용해 U-헬스와 신약개발의 상용화도 계획돼 있다.

현재 생명연은 가톨릭 중앙의료원, 울산대의대 등 종합병원과 상용화 기술을 개발할 U-헬스전문업체, 각종 소프트웨어와 하드웨어를 담당하고 있는 전자통신연구원 및 전자부품연구원, 표준연구원 등과 긴밀한 공조체제를 구축하고 있다.

스마트 바이오칩센서의 가장 큰 장점은 병의 진행이나 위험도를 예측해 정확하게 진단할 수 있다는 점이다.

●신약 개발 비용 - 시간 앞당겨

예컨대 암 환자를 스마트 바이오칩센서로 진단하면 환자가 화학요법을 받을 때와 물리요법을 받을 때 어떤 결과를 얻을지, 또는 어떤 약을 얼마나 사용해야 효율적인지 미리 알 수 있다.

따라서 스마트 바이오칩센서가 상용화되면 단순히 수치적으로 통계화된 치료가 아닌 개인의 유전자나 체질에 맞는 맞춤 치료가 가능해진다.

최근에는 스마트 바이오칩센서에서 한단계 발전한 미래형 기술로 ‘단백질칩센서’가 주목받고 있다.

단백질칩센서는 인체기능을 총괄하는 ‘단백질체’ 연구의 핵심 기술. 단백질 상호작용과 단백질 특성 분석, 신약 후보물질 검사, 질병진단, 그리고 식품·환경 모니터링 등에 널리 쓰일 수 있다.

단백질칩 스크리닝을 통해 찾은 생리활성 물질들은 질병 치료에 어떤 영향을 미치는지 1차적으로 세포를 이용해 검증받는다.

이때 발굴된 신약 물질은 질병의 표적이 되는 단백질의 기능을 선택적으로 파괴시키는지 확인한 뒤 임상실험을 통해 검증 단계를 거치게 된다.

현재 사람의 병을 치료하는 신약 하나가 나오기까지는 10∼15년의 시간과 약 1조원에 가까운 비용이 들어간다.

그러나 이같은 시간과 비용을 들이고도 대부분의 후보물질은 임상실험 과정에서 부작용을 나타내 중간에 사라지게 된다.

●막대한 시장 선점 가능

정 단장은 “신약개발의 리스크를 줄이기 위해 단백질칩을 이용하면 약물 재료의 사용량을 획기적으로 줄이고, 한번에 수천개, 수만개의 약물재료를 신속하게 검사할 수 있다.”면서 “단백질칩을 이용한 초고속 신약 스크리닝 기술은 ‘더 빨리, 더 많이, 더 싸게, 더 좋은’ 약물을 찾아낼 수 있는 21세기형 첨단 신약 개발 기술”이라고 설명했다.

스마트 바이오칩센서를 이용한 유비쿼터스 헬스케어 시스템 환경이 구축되면 시간과 장소에 상관없이 질병을 검사할 수 있는 시대가 열리게 된다.

휴대전화, 러닝머신, 화장실 등을 이용할 때 자동으로 건강상태를 체크해 담당 의사한테 정보를 보내며, 의사와 환자가 떨어져 있어도 원격진료와 치료가 가능하다.

환자의 모든 질병 기록이 저장돼 있어 신속·정확한 진료와 치료를 할 수 있는 것도 장점이다.

●10년 후면 현실화 가능

의사와 간호사들은 모바일 PDA폰을 이용해 화상진료를 할 수 있고, 의사가 병원 외부에 있어도 응급환자 상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 반대로 환자가 병원에 있지 않더라도 원격진료가 가능해진다.

정 단장은 “스마트 바이오칩센서가 상용화되는 불과 10여년 뒤에는 엄청난 생활상의 변화가 찾아올 것”이라며 “건강상태에 따라 달리 발생하는 생체물질을 감지해내는 이른바 ‘고집적 바이오센싱’의 원천기술 확보가 관건”이라고 밝혔다.