[beneFIT #13] 피부와 심장도 3D프린팅으로 출력한다

디지털 트랜스포메이션 시대에 FIT한 지식 혜택

(베네핏레터는 두번째, 네번째 금요일에 찾아갑니다)

beneFIT Letter(베네핏 레터)는 이노핏파트너스의 노하우를 담아 디지털 트랜스포메이션 시대의 '산업별' 핵심 지식, 트렌드를 큐레이션한 뉴스레터입니다.

샌프란시스코의 스타트업 Density를 아시나요? 이 회사의 서비스는 출입구 위 적외선 센서를 통해 사람들의 움직임만 감지하여 얼마나 많은 사람이 회의실이나 카페 등의 공간에 들어오고 나가는지를 알려주는 데이터를 기계 학습 알고리즘에 전달합니다. 이 정보를 기반으로 공간 점유율을 알 수 있고, 이 공간에 다시 들어갈 수 있는 사람의 수를 계획할 수 있다고 합니다. (이 뿐만 아니라 이러한 데이터를 통해 고객 행동을 분석하여 공간 설계, 매출 증대 등에도 활용이 가능하고요)

코로나19 이후 사회적 거리두기 요구 사항에 따라 해당 공간에 현재 입장해도 되는건지, 기다려야 하는지 미리 출입구에서 확인이 가능하게 된것이죠. 미국은 코로나 확진자가 500만 명이 넘었다고 합니다, 그러다보니 더욱 Density의 서비스 수요가 급증할 수 밖에 없었을텐데요. 이러한 Safe 서비스를 발빠르게 내놓은 덕분에 Density는 올해 75일 만에 495% 성장을 했다고 하네요. 코로나가 가져온 사회의 변화를 비즈니스로 재빠르게 연결한 덕분이겠죠?

열세 번째 베네핏 레터의 산업주제는 바이오&헬스케어입니다. 이 레터가 도움이 되셨다면 주변 많은 분들께 추천해주시고, 공유도 부탁 드립니다😊

(상세 내용을 보실 수 있도록 글 중간 중간에 링크를 걸어두었습니다. 참고해주세요!)

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beneFIT Industry #13. 바이오&헬스케어

#1. [3D프린터] 간, 피부, 혈관, 심장도 3D프린터로 출력

#2. [AI & 빅데이터] Dr. AI가 인간 전문의를 앞지르다

#3. [AI & 클라우드] AI가 신약 개발 기간을 획기적으로 단축

#4. [보안] 지문인식? 안면인식? 이제는 바이오 인식!

#5. [디지털 치료제] 한 알 삼킨 디지털 알약이 암을 조기 진단한다

#6. [전자약] 약, 먹는 대신 이식한다

피부와 심장도 3D프린팅으로 출력한다

과거 비주류 산업으로 꼽히던 제약/바이오는 디지털 전환시대를 맞아 최근 미래 먹거리로 주목받으며 큰 변화와 혁신의 시기를 맞고 있습니다. 전자약 개발뿐 아니라 빅데이터와 인공지능을 활용한 임상시험의 효율화로 신약개발 기간을 획기적으로 단축했습니다. 인공지능기술 활용으로 신속하면서도 정확한 진단이 가능하고, 유전체 데이터를 활용한 개인 맞춤형 의학을 선도하는 등 4차 산업혁명 기술을 바이오/제약/의학에 적용한 다양한 혁신이 활발히 진행 중입니다.

이런 움직임 가운데 최근 코로나19사태로 인해 바이오/제약/의학 분야의 디지털 전환은 더욱 가속화되고 있습니다. 구체적으로 어떤 것들이 있는지 살펴볼까요?

#1. [3D프린터] 간, 피부, 혈관, 심장도 3D프린터로 출력!

살아있는 세포를 쌓아 장기를 만드는 ‘3D 바이오 프린팅’이 주목받고 있습니다. 3D 바이오 프린팅이란 3D 프린팅 기술을 활용해 각막, 간, 피부, 혈관, 심장 등을 만들어 이식하는 첨단 의료 기술입니다. 전 세계에서 이 기술을 통한 인공장기 제작 움직임이 가속화되고 있고, 머지않은 미래에 환자들이 장기 이식을 받기 위한 길고 막연한 고통의 기다림에서 벗어날 것이라는 희망적인 전망입니다.

이스라엘의 텔아비브대 연구팀은 세계 최초로 환자의 혈관과 세포조직을 이용한 인공심장을 3D프린터로 출력하는 데 성공했다고 합니다. 물론 아직 시험 단계로 성공한 인공심장은 토끼의 심장 크기 정도지만 동일한 기술로 인간의 심장도 제작이 가능하다고 합니다.

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맞춤 재생의학 전문 기업인 로킷헬스케어는 3D프린터로 장기를 재생하고, 곡선을 재현할 수 있는 4D 프린터까지 개발하였는데요. 기존 2D 방식 바이오프린팅의 경우 세포의 생존률이 너무 낮다는 문제가 는데, 바이오잉크를 활용한 3D 방식을 통해 조직을 입체적으로 만들 경우 세포의 생존율을 크게 높일 수 있습니다. 이에 머무르지 않고, 세계 최초로 4D바이오프린터 '닥터 인비보4D'를 출시하였는데요. 직선으로만 움직이던 3D프린터의 한계를 극복하고 곡면 인쇄가 가능하도록 설계했다고 하네요.

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#2. [AI & 빅데이터] Dr. AI가 인간 전문의를 앞지르다!

구글이 유방암과 폐암 진단에서 AI가 실제 의사의 진단보다 더 정확했다고 발표한 후, 뇌종양 진단에서도 AI가 94.6%의 정확도를 보이면서 93.9%의 정확도를 보인 전문의를 앞질렀다고 합니다. 보통 의사가 현미경으로 검사할 때 20-30분 정도 소요되는 뇌종양 진단을 AI는 150초 만에 끝낼 수 있기 때문에 AI가 확산되면 오진이 줄고 조기진단은 늘어나 환자 치료 효과성이 크게 높아질 것으로 기대를 모으고 있습니다.

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(출처: 조선비즈)

병리학자는 질병의 탐지 및 진단 등 중요한 역할을 합니다. 최근 환경 악화 및 고령화로 인한 암 환자 수가 증가하고 신종 암 사례가 늘어나면서 병리학자에게 요구되는 진단은 더욱 복잡해지고 작업량은 크게 증가했습니다. 이런 가운데 필립스(Philips)와 AI 헬스케어 선도 기업인 페이지(Paige)가 개발한 AI 기반 디지털 병리솔루션은 환자 수와 작업량이 크게 증가한 병리학자의 일상적인 임상실무에 정확하고 신속한 진단 정보를 제공함으로써 빠르고 정확한 진단을 도울 수 있게 되었다고 합니다.

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#3. [AI & 클라우드] AI가 신약 개발 기간을 획기적으로 단축!

1000억원, 5000억원, 1조원 규모 수출, 국내 단일 기술 수출로는 1등을 앞 다투는 신약은 말 그대로 황금알을 낳는 거위라고 할 수 있는데요. 하나의 신약이 개발돼 상업화까지 성공하는데 보통 10~15년이라는 기간과 1조원 이상의 비용이 든다고 알려져 있을만큼 개발 과정이 험난한데요. AI가 제약사가 가진 고민을 풀어줄 '해결사'로 각광 받고 있다고 합니다.

AI와 클라우드를 적용하면 신약 후보물질 발굴부터 임상 데이터 확보, 개발 타당성 검토까지 신속하게 끝낼 수 있기 때문에 신약 출시를 획기적으로 앞당길 수 있을 것으로 예상됩니다. 신약개발 첫 단계에서 대상 질병에 관련된 논문을 수 백 권 이상 분석해야 하는데요, 이때 AI는 한 번에 100만 건 이상의 논문 탐색이 가능한 덕분에 연구자 수십 명이 수년에 걸쳐 해야 할 작업을 하루 만에 끝낼 수 있기 때문입니다. 또한 기존에는 후보물질을 찾고, 약효와 안전성을 검사하는 데 일일이 조사가 필요했지만 AI 기반 빅데이터를 통해 짧은 시간에 소수의 후보물질을 추려낼 수도 있습니다.

CJ헬스케어는 최근 '스탠다임'과 AI를 활용한 항암 신약 파이프라인 공동 개발을 위해 손을 잡아 스탠다임이 자체 AI플랫폼을 활용해 항암 신약에 적용 가능한 화합물을 찾고 CJ헬스케어는 해당 화합물의 물질 합성과 평가를 진행한다고 합니다.

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(출처: 매일경제 / 수정가공: 이노핏파트너스)

#4. [보안] 지문인식? 안면인식? 이제는 바이오 인식!

보안의 중요성이 계속 커짐에 따라 지문, 안면인식 등 점차 강화된 보안 기술이 나왔습니다. 그러나 기존의 보안인증 기술들은 이미지 처리 기반 기술로 복제가 가능하다는 문제점이 대두되었죠. 이런 문제점을 해결하기 위해 개인의 뼈, 근육, 지방, 혈관 정보를 활용해 복제가 불가능한 '바이오 인식 기술'이 개발되었다고 합니다.

이 바이오 인식 기술은 인체의 뼈, 근육, 지방, 혈관, 혈액 및 체액 등 구성요소가 개인마다 구조적으로 차별화되고 복잡성이 높다는 특징을 이용해서 신체 특징을 신호체계로 바꿔 딥러닝 기술을 적용한 결과물입니다. 연구진은 후속 연구를 통해 실제 스마트폰이나 웨어러블 기기에 이 기술을 적용해 사이버 결제, 현금자동입출기(ATM) 입출금 등 금융 결제, 인터넷 자동 로그인, 출입 통제, 및 병원에서 환자 정보 관리를 위한 스마트 시스템 등으로 적응 범위를 확대할 방침이라고 합니다.

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인체 전달 특성 기반 신개념 생체 인증 기술 개요 (출처: 뉴스핌)

KB국민은행이 2019년에 출시한 바이오인증 서비스는 손바닥 표피 정맥을 이용해 카드나 통장없이 손바닥 인증만으로 출금이 가능한데요, 서비스 가입고객이 100만명을 넘었다고 합니다. 'KB바이오인증'은 사람마다 고유한 손바닥 표피 혈관 특성을 이용하여 위변조가 어렵고 도용 가능성이 낮은 게 특징입니다. 지문이나 홍채보다 인증 정확도와 보안성이 높고 수집된 바이오정보는 은행과 금융결제원이 분산 보관해 안정성도 높은 편이라고 하네요.

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#5. [디지털 치료제] 한 알 삼킨 디지털 알약이 암을 조기 진단한다

디지털 치료제는 디지털 기술과 의료가 만난 새로운 형태로서 질병을 예방하고 치료하기 위해 인공지능, 가상현실(VR)등을 기반으로 환자에게 치료를 제공하는 것을 말합니다. 디지털 치료제는 약을 먹거나 피하 주사를 맞지 않고도 질병 관리가 가능해 제3세대 치료제로 불리고 있는데요, 모바일 앱, 소프트웨어 형태 위주로 개인별 자가 진단과 치료가 가능한 것이 강점입니다.

디지털 치료제는 크게 ▲만성질환 관리 ▲행동 교정 ▲복약 순응 지원 ▲데이터 수집·분석 등 4개 분야로 나뉘는데 최근엔 뇌 신경계와 신경정신과 질환, 약물중독 등에서도 효용을 인정받고 있다고 합니다.

얼마 전 초소형 센서를 포함한 조현병 알약이 미국 FDA 허가를 받았다고 하는데요, 이는 복용하면 센서가 위액을 만나 전기신호를 만들고, 이 신호가 환자의 웨어러블 전자기기를 통해 의사에게 전달되는 디지털 약입니다. 그 밖에도 암, 당뇨병, 천식, 공황장애, 약물중독 등 꾸준한 관리가 필요한 질환에 대한 디지털 치료제가 FDA 승인을 받아서 환자 개인별 몸 상태를 디지털로 관찰하여 질병 여부를 진단하거나 투여해야 할 약의 투여 양’ 계산, 재활치료 등에 관한 정보를 알려주는 것이 특징입니다.

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(출처: 매일경제)

포스트 코로나 시대에는 전통적인 대면 방식 치료법보다 비대면 방식의 디지털 치료법이 더 큰 비중을 차지하게 될 것이기 때문에 글로벌 의료 체계의 디지털화는 더욱 빠르게 진행될 전망입니다.

또한 디지털 치료제는 건강 관련 데이터를 지속적으로 수집할 수 있다는 장점이 있어서 환자의 건강 관련 데이터를 축적할 수 있습니다. 그리고 지속적으로 축적된 데이터는 인공지능 등 신기술을 통해 환자의 치료 고도화에 활용될 수 있습니다.

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#6. [전자약] 약, 먹는 대신 이식한다!

병을 치료하는 약을 먹는 대신 몸속에 설치하는 시대가 왔습니다. 전자약(electroceuticals)은 전자(electronic)와 약(pharmaceutical)의 합성어입니다. 전류나 자기장 등 에너지로 뇌 또는 신경 기능을 자극해 치료 효과를 내는 의료기기를 뜻하는데요. 우울증, 치매 등 뇌질환과 류머티즘 관절염 같은 자가면역질환, 최근에는 항암제로까지 개발 영역이 확대되고 있다고 합니다. 전자약이 각광받는 것은 기존 합성약이 부작용 발생 우려가 있는 데다 신규 의약품일수록 가격이 비싸 환자 비용 부담이 크기 때문이죠. 또 만성질환이 늘면서 장기간 약 복용에 따른 내성을 막는 데도 전자약이 효과적이라고 평가받고 있다고 합니다.

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전자약으로 정복 가능한 질병들 (출처: 중앙일보)

+ 마스크에 전기 흘려 코로나19를 차단할 수 있다고? 👌

국경에 설치된 철조망에 고압전류를 흘려 침입자를 차단하듯 전기가 흐르는 마스크로 코로나19 바이러스를 차단할 수 있다는 연구결과가 나왔다고 합니다. 미국전기전자공학회가 발간하는 스펙트럼지는 미국 인디애나 재생의학공학센터의 찬단 센 소장 연구진이 마스크에 약한 전류를 흘려 코로나 바이러스를 차단하는 것을 실험으로 입증했다고 보도했습니다.

센 소장은 코로나 바이러스가 인체에 결합하거나 세포 안에서 조립될 때 정전기력에 의존한다는 사전의 연구결과를 바탕으로 마스크에 전류를 흘리면 이 정전기력을 훼손시켜 바이러스를 죽일 수 있다고 보고 연구를 시작했다고 하네요.

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