21일 헬스케어이노베이션포럼 2024
빈준길 뉴로핏 대표, 알츠하이머병 AI 진단 소개
알츠하이머병 치료제인 레켐비와 키썬라가 나오면서 치매와의 전쟁에서 새로운 장이 열리고 있다. 하지만 이런 치료제가 제대로 쓰이기 위해서는 목표물인 아밀로이드 베타 덩어리가 뇌의 어디에 쌓여 있는지 정확하게 알아야 한다. 아무리 성능 좋은 미사일을 개발해도 적군이 어디에 있는지 알아내는 관측 기술이 받쳐주지 않으면 무용지물인 것과 마찬가지다.
뉴로핏은 인공지능(AI)으로 뇌 질환 영상을 해독해 알츠하이머병의 병변을 찾아내고, 치료제의 부작용을 추적·분석하는 기업이다. 알츠하이머병 치료제가 나오면서 이런 AI 기술의 중요성도 덩달아 커지고 있다.
빈준길 뉴로핏 대표는 21일 서울 중구 웨스틴 조선호텔 그랜드볼룸에서 열린 ‘헬스케어이노베이션포럼(HIF 2024)′에서 ‘알츠하이머병 치료 격변 시대의 AI 뇌영상 기술’을 주제로 강연을 하며 “치매 진단과 치료에서 격변이 일어나면서 이제는 육안 판독으로는 영상 판독을 수행하기 어려운 시대가 됐다”고 말했다.
뉴로핏은 뇌의 자기공명영상(MRI)과 양전자방출단층촬영(PET) 영상을 분석해 알츠하이머병의 진단부터 치료제 사용의 모든 과정을 추적한다. 빈 대표는 “알츠하이머병은 뇌 인지기능이 손상되기 10~15년 전부터 아밀로이드 베타와 타우 단백질이 비정상적으로 쌓이고 신경세포가 파괴되면서 인지기능이 저하되는 질환”이라며 “뇌의 해마에서 위축이 시작되기 전에 MRI 검사로 빠르고 정확하게 찾아내는 게 중요하다”고 말했다.
하지만 기존의 육안 판독으로는 MRI 영상에서 환자의 뇌에서 비정상적인 위축이 시작됐는지 파악하기 힘들었다. 빈 대표는 AI 기술이 해결책이라고 말했다. 그는 “AI 기술을 활용해 주요 뇌 영역의 부피를 측정해 동일 연령, 성별과 비교해 정상인 지 수치를 확인할 수 있다”며 “MRI 촬영 단계부터 비정상적인 위축이 시작됐다는 걸 발견하면 조기 진단이 가능하다”고 말했다.
알츠하이머병 확진 검사에 쓰이는 PET 영상도 AI를 활용해 판도 정확도와 시간을 줄였다. 빈 대표는 “PET 영상을 통해 아밀로이드 베타가 쌓인 걸 판단하는데 기존의 정량 분석으로는 시간이 오래 걸렸다”며 “이 과정을 AI로 초고속화, 자동화하면 8시간 걸리던 판독 시간을 10분으로 줄일 수 있다”고 말했다. 뉴로핏의 판독 기술은 양성 판독률이 94%, 음성 판독률이 97.7%로 미 식품의약국(FDA)의 허가까지 받았다.
AI를 이용한 영상 분석 기술은 실제 치료에도 도움을 준다. 치료제 투약 중에 뇌출혈과 뇌부종 같은 부작용이 발생할 수 있어서 미 식품의약국(FDA)은 치료제 투약 시 1년 6개월 동안 5회에 걸쳐 뇌 영상분석을 하도록 하고 있다. 빈 대표는 “영상 분석은 이미 수요가 포화 상태여서 육안 판독으로는 어려운 상황”이라며 “AI 기술로 뇌 부종이나 출혈을 확인하는 게 중요하다”고 말했다.
빈 대표는 “사람마다 뇌의 크기나 비율이 달라서 맞춤형 치료가 필요하다”며 “뉴로핏은 어떤 식으로 환자를 자극해야 치료 효과를 극대화할 수 있는지 보여주는 소프트웨어도 출시했다”고 말했다.
21일 헬스케어이노베이션포럼 2024
윤승용 서울아산병원 뇌과학교실 교수
뇌에서 변이가 일어난 타우 단백질만 공격하는 항체 치료제가 알츠하이머 치매를 정복할 해결책이 될 수 있다는 주장이 나왔다. 알츠하이머 치매의 원인으로 지목되는 단백질 아밀로이드 베타(Aβ)와 타우 중 크기가 더 큰 타우를 목표로 해 치료 확률을 높인 것이다. 항체 치료가 효과가 있는 타우 단백질의 부위도 밝혀내 알츠하이머 치매 치료제 개발 가능성이 커졌다.
윤승용 아델 대표 겸 서울아산병원 뇌과학교실 교수는 21일 서울 중구 웨스틴 조선호텔 그랜드볼룸에서 열린 ‘헬스케어이노베이션포럼(HIF 2024)’의 강연자로 나서 개발 중인 항체 치료제 후보물질 ‘ADEL-T01′을 소개했다. 아델은 윤 교수가 2016년 창업한 바이오기업으로, 타우 단백질을 겨냥한 알츠하이머 치매 치료제를 개발한다.
알츠하이머 치매는 비정상적인 아밀로이드 베타와 타우 단백질이 뇌 속에 쌓여 발생하는 것으로 알려졌다. 두 단백질은 원래 신경세포를 보호하거나 구조를 유지하는 역할을 하지만, 원래 자리에서 떨어져 나와 뇌에 쌓이면 신경세포에 손상을 주고 인지 기능에 문제를 일으킨다. 현재 개발된 알츠하이머 치매 치료제 레켐비(성분명 레카네맙)와 키썬라(도나네맙)는 아밀로이드 베타가 뭉치지 않도록 하는 원리지만, 뇌출혈·뇌부종 같은 부작용 때문에 새로운 치료제의 필요성도 높아지고 있다.
윤 교수는 두 단백질을 무력화하는 항체 치료제에 주목했다. 그는 “오랫동안 여러 연구자와 제약업계는 아밀로이드 베타와 타우를 주요 범인으로 지목하고 알츠하이머 치매 치료제를 만들고 있다”며 “특히 두 단백질을 표적으로 하는 항체들이 개발됐지만, 안타깝게도 계속 실패했다”고 설명했다.
항체 치료제가 먼저 공략한 것은 아밀로이드 베타 단백질이다. 윤 교수는 “아밀로이드 베타는 그동안 많은 항체 실험이 실패했는데, 오른쪽 말단과 가운데 부분은 굉장히 뭉쳐있어 항체가 접근하기 어려웠다는 걸 알 수 있었다”며 “반면 왼쪽 말단은 비교적 접근하기가 용이하다는 생물학적 유추가 가능한데, 가장 끝은 아미노산이 절편으로 떨어지는 경우가 많다는 것도 알았다”고 말했다.
아델이 아밀로이드 베타가 아닌 타우를 선택한 건 단백질 크키가 더 크기 때문이다. 아밀로이드 베타 단백질은 아미노산 42개, 타우는 아미노산 441개로 구성됐다. 다만 타우는 아미노산 절편이 더 많아 구조가 복잡하다. 타우 단백질이 알츠하이머 치매에 어떤 병리적인 특징이 무엇인지 먼저 밝혀야 했다. 아델은 타우 단백질 관련 병증에서 핵심 역할을 하는 아세틸화된 타우 단백질의 아미노산 ‘라이신 280′을 공략하기로 했다.
윤 교수는 “아밀로이드 베타를 치료하려 했던 레카네맙이나 도나네맙, 아두카누맙처럼 타우 단백질도 항체로 접근할 수 있다”며 “타우는 훨씬 큰 단백질인 만큼 아밀로이드 베타보다 넓은 부분에서 효과를 볼 수 있다”고 말했다. 그러면서 “특정 변형 부위를 표적으로 해 치료제가 높은 효능을 보일 것으로 기대한다”고 했다.
21일 헬스케어이노베이션포럼 2024
오픈 토크서 뇌 전문 기업인, 과학자 의견 들어
국내 상위 연구기관의 인프라와 연구개발(R&D) 수준이 해외 선진국에 비해 결코 뒤떨어지지 않는다는 진단이 나왔다. 전문가들은 국내 연구진이 개발한 신약이나 의료기기 등을 상용화하기 위한 현실적인 고민을 해야 한다고 조언했다.
21일 서울 중구 웨스턴 조선호텔에서 열린 제12회 ‘헬스케어 이노베이션 포럼(HIF)’은 김승현 대한신경과학회 이사장(한양대병원 신경과 교수)이 좌장으로 학계와 산업계 전문가 5명과 토론을 하는 오픈토크를 진행했다. 이번 포럼은 ‘신경과학의 혁신과 헬스케어의 미래’를 주제로 열렸으며, 조선비즈와 한국보건산업진흥원이 공동 주최하고 보건복지부가 후원했다.
먼저 김승현 이사장은 “국내 연구기관과 해외 연구기관 간 R&D 능력과 인프라에 얼마나 격차가 있느냐”고 물었다. 이에 최형진 서울대 의대 교수는 “국내 상위급 연구기관과 해외 우수 연구기관 간 격차가 없다고 본다”며 “20년 전에는 큰 차이가 있었지만 지금은 연구비와 연구자 능력, 인프라 등이 해외 우수기관에 비해 결코 떨어지지 않는다”고 말했다.
타우 단백질을 공략하는 알츠하이머병 신약을 개발하고 있는 윤승용 아델 대표(서울아산병원 뇌과학교실 교수)도 이에 공감했다. 윤 대표는 “타우 단백질에서 항체가 잘 들러붙는 부위를 타깃(공략 대상)으로 하는 신약을 개발하는 곳은 우리를 비롯해 전 세계 두 곳 뿐”이라며 “국내 연구 능력이 해외에 결코 뒤지지 않는다는 증거”라고 말했다.
최근 나온 알츠하이머병 신약들이 아밀로이드 베타 단백질을 타깃으로 하고 있는 것과 달리, 아델은 또 다른 치매 원인인 타우 단백질을 타깃으로 하는 신약을 개발하고 있다. 현재 상용화된 약물에 비해 항체가 접근하기가 용이하다고 설명했다.
윤 대표는 “하지만 우리가 개발하는 것을 상용화하기 위해서는 현실에 맞는 접근법을 고민해야 한다”고 말했다. 그는 “가령 알츠하이머병 신약 개발 분야에서 최근 트렌드는 뇌에서 이물질을 차단하는 혈뇌장벽(BBB)을 잘 뚫고 들어가는 약물을 만드는 것”이라며 “하지만 아무리 BBB를 잘 뚫고 들어가는 약물을 개발해도 타깃이 적합하지 않으면 약효가 떨어지므로 무엇보다도 정확한 타깃 선정이 중요하다”고 했다.
파킨슨병 완치를 목표로 줄기세포 치료제를 연구 개발하고 있는 강세일 에스바이오메딕스 대표 역시 공감했다. 강 대표는 “줄기세포 치료제가 후발주자여서 약이 없는 질병을 호전시키는 방식으로 추진한다”면서도 “하지만 최근 선발주자인 독일계 다국적 제약사보다 나은 임상시험 데이터를 확보하며 우리 역시 완치를 목표로 개발하고 있다”고 말했다.
이날 국내 전문가들은 아무리 좋은 약과 의료기기를 만들더라도 소비자가 실제로 사용하려면 현실적인 접근이 필요하다고 입을 모았다.
알츠하이머병을 진단하는 인공지능(AI) 플랫폼을 개발한 빈준길 뉴로핏 대표는 “새로운 플랫폼을 사용했을 때 병원에서는 어떤 경제적 효과를 얻을 수 있느냐가 중요하다”며 “이를 알기 위해 우리는 한 병원을 지정해서 수익성을 검증했다”고 말했다. 이어 “의료진들이 우리가 개발한 치료기기를 확인하고 명확하게 판단할 수 있는 계기가 됐다”고 말했다.
이기원 와이브레인 대표는 머리에 약한 전류를 흘려보내 우울증을 치료하는 전자약 마인드스팀을 상용화한 경험을 소개했다. 그는 “원래 개인용 우울증 치료기를 만들려고 하다가 병원용 의료기기를 개발했다”며 “그런 판단을 한 이유는 기기 개발만큼 사용자인 의사가 쓰게 하는 일이 중요했기 때문”이라고 말했다. 이 대표는 “환자는 의사의 처방을 따르고 의사는 정부나 학계에서 인정한 신뢰성 있는 기기를 사용한다”며 “우리는 여러 위기를 딛고 정부, 의료계와 협업해 (마인드스팀을) 상용화할 수 있었다”고 말했다.
21일 헬스케어이노베이션포럼 2024
묵인희 치매극복연구개발사업단장 기조강연
“옛날에는 공양미 300석이면 충분히 효도할 수 있었는데, 이제는 치매 신약 레켐비로 1년에 3000만원씩 써야 하는 시대입니다. 고령화 사회가 되면서 노인 인구가 많이 늘었는데, 자식들이 부담하기도 어렵고, 국가 차원의 부담도 큽니다.”
묵인희 치매극복연구개발사업단장 겸 서울대 의대 생화학교실 교수는 21일 서울 중구 웨스틴 조선호텔 그랜드볼룸에서 열린 ‘헬스케어이노베이션포럼(HIF 2024)′의 다섯 번째 기조연사로 나서서 치매와의 전쟁이 언제 끝날지 모르지만, 새로운 돌파구가 계속해서 나오고 있다고 밝혔다.
치매를 가장 많이 일으키는 알츠하이머병은 최근 치료제가 잇따라 개발되고 있다. 미국 바이오젠과 일본 에자이가 작년에 승인받은 ‘레켐비(성분명 레카네맙)’, 그리고 올해 7월 승인된 미국 일라이 릴리의 ‘키썬라(성분명 도나네맙)’가 대표적이다.
묵 단장은 “알츠하이머병의 원인 치료제가 2021년부터 나오기 시작했고, 레켐비의 경우에는 한국에서도 승인을 받아서 환자들에게 쓸 수 있을 것”이라며 “현재 신약 후보 물질 127개가 164건의 임상시험을 거치고 있고, 앞으로 좋은 신약이 나올 것으로 기대한다”고 말했다.
묵 단장은 과거에는 비정상적인 단백질인 아밀로이드 베타를 타겟으로 한 치료제만 있었지만, 이제는 다양한 치료제와 치료 전략이 제시되고 있다고 설명했다. 그는 “아밀로이드 베타를 제거해도 다른 발병 원인이 있기 때문에 효과는 제한적”이라며 “다양한 병의 원인을 다 고려해서 칵테일 치료 요법이 나와야 한다”고 강조했다.
알츠하이머 치매는 현재까지는 아밀로이드 베타와 타우 단백질이 비정상적으로 신경세포 안밖에 쌓여 발생하는 것으로 알려져 있다. 아밀로이드 베타는 원래 신경세포를 보호하는 단백질이지만, 세포에서 떨어져 나와 덩어리를 이루면 오히려 신경세포에 손상을 준다.
타우 역시 신경세포의 구조를 유지하는 이음새 역할을 하는 단백질이지만, 원래 위치에서 떨어져 나와 세포 내부에 쌓이면서 인지 기능에 문제를 일으킨다. 타우 단백질 외에도 염증이나 대사질환, 미세아교세포 같은 면역 세포도 알츠하이머병 치료를 위한 공략 대상이다.
묵 단장은 “치료제의 투과 경로를 바꾸거나 (뇌로 이물질 침입을 막는) 뇌혈관장벽(BBB) 투과율을 높이는 방법도 있고, 유전자 치료제나 면역 치료제 같은 다양한 치료제도 나올 수 있다”며 “지금은 초기 환자를 대상으로 하지만 앞으로는 중증 환자를 대상으로 한 신약도 나올 것”이라고 말했다.
묵 단장은 인공지능(AI)이나 오가노이드(미니 장기) 기술의 발전도 치매와의 전쟁에서 중요한 역할을 한다고 밝혔다. 그는 “AI와 오가노이드를 활용하면 정밀 의료로 효능 높은 치료제 개발의 길이 열릴 것”이라며 “신약 개발 단계에서 AI 활용 분야는 무궁무진하고, 기초연구에서 승인까지 가는데 AI가 도와줘서 승인을 가속화할 것”이라고 했다.
21일 헬스케어이노베이션포럼 2024
치매 연구 석학, 케이 조 영국 KCL 교수
“한국뿐 아니라 전 세계적으로 문제가 되는 게 고령화 사회입니다. 고령화 문제는 결국 치매와 알츠하이머, 퇴행성 질환과 연결되면서 사회적 비용 부담과 관련이 있습니다. 2000년까지는 성인 3.9명이 노인 1명을 부양하는 사회였는데, 2025년에는 2.1명이 노인 1명을 부양해야 합니다.”
세계적인 치매 연구 석학인 케이 조(Kei Cho) 영국 킹스칼리지 런던(KCL) 뇌과학과 교수는 21일 서울 중구 웨스틴 조선호텔 그랜드볼룸에서 열린 ‘헬스케어이노베이션포럼(HIF 2024)′의 첫 번째 기조연사로 나서서 알츠하이머와 관련한 연구 성과를 소개했다.
케이 조 교수는 영국 브리스톨대, 킹스칼리지 런던 등에서 15년 동안 치매 분야를 연구한 세계적 석학이다. 2011년 영국왕립학회로부터 울프슨 연구 공로상(Wolfson Research Merit Award)을 동양인 최초로 수상했고, 2013년에는 한국-영국 신경과학 컨소시엄을 공동 설립해 현재 영국 치매연구소(DRI)에서 알츠하이머 병의 신경세포 간 연결(시냅스)의 약화에 대한 연구 프로그램을 이끌고 있다. 영국, 일본의 제약사와 함께 새로운 알츠하이머 치료제 개발도 진행 중이다.
케이 조 교수는 인공지능(AI) 기술을 활용하면서 알츠하이머 연구에 속도가 붙고 있다고 강조했다. 조 교수는 “일일이 논문을 검색하는 게 아니라 AI를 통해 휴먼 데이터에 대한 데이터 마이닝(data mining·정보 수집 및 분석)을 진행했고, 병리적 현상의 시작은 신경세포 연결부인 시냅스의 기능 저하라는 결론을 내렸다”고 설명했다.
그는 AI를 통해 알츠하이머 치매에 대한 새로운 지식도 얻게 됐다고 밝혔다. 그동안 알츠하이머 치매는 뇌 속 아밀로이드베타(Aβ)와 타우 단백질이 신경세포에 쌓여 이상 현상이 발병한다는 게 정설이었다. 두 단백질이 엉겨 붙으면서 독성 단백질이 뇌 속에 쌓인다는 것이다.
하지만 케이 조 교수는 “실제로 타우를 관찰해보니 자극을 주면 ‘PHF 단백질’이 반응하고 자극을 주지 않으면 반응하지 않았다”며 “타우 단백질과 소통하는 시냅스가 병이 발생하는 원인이 될 것으로 보고 추가 연구를 했고, 시냅스가 약화되는 게 타우가 많이 붙게 되면서 발생하는 현상이라는 걸 알았다”고 말했다.
케이 조 교수는 타우 단백질이 시냅스에 붙지 못하도록 방해하는 펩타이드(단백질 조각)의 존재를 발견하고, 지금은 저분자 등을 이용한 추가 실험을 진행하고 있다고 밝혔다. 그는 “새로운 항체를 개발하고 있는데 저분자이고, 안전하다. 바이오마커(생체지표) 타깃도 돼서 장점을 가지고 있다”며 “일본 제약사와 합작해서 개발하고 있다”고 말했다.
케이 조 교수는 “영국의 경우 치료에 신경을 쓰는 것보다 미리 예방하는 데 방점을 두고 있다”며 “치매와 알츠하이머에 맞서기 위해 한국과 영국이 오픈 이노베이션을 통해 협력하기를 기대한다”고 말했다.
치매극복연구개발사업단장 겸 서울대학교 의과대학 생화학교실 교수
