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[2014년 5월 20일] 바이오 및 의료산업동향

바이오 및 의료산업동향 / 서정선 교수 (서울대 의과대학)

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[2014년 5월 20일] 바이오 및 의료산업동향

  1. 1. 바이오 의료산업 동향 유전체 정보 혁명 서울의대 유전체의학 연구소 소장 ㈜ 마크로젠 창업자 제9기 진대제 AMP 강연 2013.5.28 서 정 선
  2. 2. GMISNU 사람은 모두 23쌍의 염색체를 가지고 있다. 14%는 절대 음감을 가지고 있다.41%는 편두통의 가족력이 있다. 서구인의 22%는 우유를 먹으면 배탈이 난다. 13%는 하지불안증후군을 가지고 있다.서구인의 56%는 남성형 탈모증을 가진 가족이 있다. 서구인의 88%가 물 귀지를 가지고 있다. 44%는 특이한 모양의 귓바퀴를 가지고 있다. 인류의 17%는 왼손잡이다. Images from http://www.23andme.com 사람은 모두 다르다
  3. 3. 개인마다 약에 대한 반응성이 다르다 “One size does not fit all” “…90% 이상의 약들이 단지 30-50%의 사람들에 게만 유효하다.” Allen D. Roses (GSK) “게놈 정보를 통해 약물 반응 성과 부작용을 예측 할 수 있다” Francis Collins (NIH) 75% 항암제의 경우 전체 환자의 75%가 같은 약에 서로 다른 반응을 나타냄 항우울제 천식치료제 당뇨병치료제 관절염치료제 치매치료제 항암제
  4. 4. Obama, 맞춤의학 법안 제출하다 (2007.3) “Over the past decade, we have unlocked many of the mysteries about DNA and RNA…This knowledge isn’t just sitting in books on the shelf nor is it confined to the workbenches of laboratories. We have used these research findings to pinpoint the causes of many diseases, such as sickle cell anemia, cystic fibrosis, and chronic myelogenous leukemia. Moreover, scientists have translated this genetic knowledge into several treatments and therapies prompting a bridge between the laboratory bench and the patient’s bedside.” Senator B Obama Introductory remarks on the Genomics and Personalized Medicine Act (S.976) March 23, 2007 보건의료 시스템의 개선이 오바마 정부의 최우선 정책 중 하나임 미국 보건의료의 문제점과 해결책 :고비용 저효율 말기 치료 중심에서 초기 질병예측/맞춤 예방 의학으로
  5. 5. GMISNU 개인별 맞춤의학 개별환자 특성에 맞는 맞춤치료 개개인을 위한 신약개발이 아님 특정질환이나 치료에 감수성이 다른 소그룹으로 개인을 나누어 치료함 현재 저효율 고비용 의료구조를 탈피하기 위하여 게놈정보를 통한 질병예측  치료 중심에서 예측 중심 의료로 전환 개인별 맞춤의학은? 1. 게놈 분석 기술 2. 규제 3. 보건 의료 정보 기술 6. 의학 교육 4. 유전체 정보 보호 및 윤리 5. 보험처리 및 환불 1. 가치인식 2. 정책 및 법 제정 3. 시범시행 4. 전체시행 5
  6. 6. 게놈(Genome)이란?
  7. 7. 무엇이 사람을 다르게 하는가? -게놈의 차이가 사람을 다르게 만든다- 바이러스 게놈 3000 염기 1페이지 분량의 정보 박테리아 게놈 3백만 염기 1000 페이지 책 1권 분량 인간 게놈 30억 염기 책 1000권 도서관
  8. 8. 인간 게놈 프로젝트 인간의 표준 설계도를 규명하다 2003.4 1953년: DNA 이중나선 발견 2003년: 인간 게놈 프로젝트 완성  인간 게놈 프로젝트 (1990-2003) – 인간 표준 유전체 확보 – 미국, 영국 등 8개국 공동연구 – 13년 간, 약 3조 원 (25억 $) 소요  개인별 게놈 분석 프로젝트 (2004 – 현재) - 초고속 (13년  10일) - 낮은 비용 (3조원  1,000만 원) - 소규모 (국제적 컨소시움실험실)  1000 게놈 프로젝트 (2007-) - 1차 결과 출판 (Nature 2010) 한국인 게놈 분석 프로젝트 서울의대 유전체의학 연구소 수행 Nature (2009) 460:1011-1015 Caucasian genome : James Watson African genome Southern Asian genome Northern Asian genome Green et al., Nature 470 (7333) 10 Feb. 2011 Northern Asian personal genome paper was selected as one of genomic achievements after HGP.
  9. 9. 인간 게놈 개인별 차이의 근원 10만년간의 인류 이동, 환경차이, 그리고 진화 100,000 년 전 10,000 년 전 수렵-채집 유목 농경 마지막 빙하기 농업 혁명의 시작
  10. 10. 아시안은 북방계 유목민과 남방계 농경민으로 되어 있다. AFROASIATIC INDOEUROPEAN DRAVIDLAN URALIC-YUK. NIGER-KORDOFAN NILOSAHARAN KHOISAN European Sardinian Indian S.E.Indian Lapp Samoyed Berner,N.African S.W.Asian Iranian S.Chinese Mon Khmer Thai Indonesian Malaysian Philippine Polynesian Micronesian Melanesian New Guinean Australian Mbuti Pygmy W.African Bantu Nilotic San(Bushmen) Ethiopian Mongol Tibetan Korean Japanese Ainu N.Turkic N.W.American Eskimo Chukchi S.Amerind C.Amerind N.Amerind SINOTIBETAN AUSTROASLATIC DAIC AUSTRONESLAN INDOPACIFIC AUSTRALLAN ALTAIC ESKIMO-ALEUT CHUKCHI-KAMCH. AMERIND NA-DENE Genetic Distance (modified Nei) 0.030 0.024 0.018 0.012 0.006 0.000 아프리카 인 ARCTIC AMERICAN MAINLAND AND INSULARR SOUTHEAST ASIAN PACIFIC ISLAND OCEANIAN 북방계아시안 유럽인 북방계 유라시안 남방계아시안 Altaic Yoruban European Han Chinese Korean AK1 to AK10 YH Venter Watson NA18507 북방계 아시안: 유목민 남방계 아시안: 농경민
  11. 11. 11 북방계 아시안 게놈 프로젝트 Northern Asian Genome Project Korean (2001-2009) 북방계 아시안에서 유목민의 특성을 보여주는 게놈의 변이가 존재할 것인가? Central Asian (2012-) Circumpolar Siberian (2014-) N.American Indian (2015-) S.American Indian (2015-) Mongolian (2003-2012)
  12. 12. 몽골 고립부족 게놈연구:진디스칸 GENDISCAN Project(2003-2009) 몽골 소수민족 대상으로 집단유전학 연구 및 질병유전자 발굴 서울대 동북아지놈센터 의료사업단 몽골 자탕지역 현장연구(2003.6)
  13. 13. “가족의 크기가 증가함에 따라 분석능력이 기하급수적으로 증가한다.” 700명으로 구성된 몽골 대가족의 예
  14. 14. Dr. Hansoo Park 음치유전자 발굴 음치측정기 ; DLP Counter  Stimuli: Harmonic Tone Complex  Intensity: 70 dBSPL  음치후보 유전자 Class 1 Class 2 Class 3 UGT8 (4번 염색체) KCNIP4 LPHN3 SLC4A4 ARHGAP24 -
  15. 15. 게놈 이야기 첫번째: 건강인의 특성 귀지 우유 술 밥 커피 근육 모발
  16. 16. 한국인에서 나타난 귀지 유전자변이 물귀지와 마른귀지 18 ABCC11 - 세포막 안팎으로 피지 등 유기물질을 운반하는 단백질 G type: 높은 활동성 R type: 낮은 활동성 변이 ABCC11 Allele Frequency: 한국인: 97.8% 중국인 97.8% (북방계) 일본인 88.6% 유럽인 12.1% 아프리카인 0%
  17. 17. 한국인에서 흔한 유전자 변이: 모발 굵기(Hair Thickness) Ectodysplasin A receptor precursor 의 유전자 변이(G180R)는 가는 모발을 굵은 모발로 변화시켰다. 변이 EDAR Allele Frequency: 78.3% (36/46) 중국인 95.6% (북방계) 일본인 79.5% 유럽인 0% 아프리카인 0% Asian Caucasian 19
  18. 18. 우유 소화 능력 유당분해효소의 변이 Long arm of chromosome 2 Lactase gene Minichromosome maintenance def 6 homolog 모든 동물들이 유년기를 지나면 유당 분해 효소를 만들지 않음  사람들도 12-13세 이후에는 만들어지지 않는 것 이 정상  유럽과 아프리카의 유목민중에는 성인이 되어서 도 유당분해효소를 만들어 내는 사람들이 있음  약 7,000 년 전 생긴 변화로 추정됨 유당 불내증 분포도
  19. 19. AMY1 (Amylase 아밀라제) -표준: 아밀라제 6개 -수렵 채취민: 아밀라제 5 개 이하 -농경민: 아밀라제 7개 이상 (최고 14개) -Chimpanzee: 1 개 밥 분해 속도 침샘 전분 분해 효소 (아밀라제) 변이 유전자 수 변이 – Copy Number Variation
  20. 20. 게놈 이야기 두번째: 질병관련 변이들 disease-related phenotypes
  21. 21. 23 고혈압 (1) ADD1 유전자 변이 효율적 염분 재흡수를 위한 진화와 현대인의 고혈압 소금이 귀한 내륙지방 사람들 : 염분 소실을 최소화하는 방향으로 진화함 (ADD1 유전자) 소금이 흔해진 현대인 : 과다한 염분 축적으로 고혈압 발생
  22. 22. 당뇨병 TCF7 유전형에 따라 당뇨병 발생이 약 2배 가량 증가한다 “TCF7 유전형이 TT인 경우 당뇨 치료제에 효과가 떨어지며 운동을 해야 함” 당뇨병 치료제 Francis Collins (NIH) 운동 요법 발생 빈도 약물 복합 치료 TT CC
  23. 23. 치매 APOE 유전자 변이 • APOE 유전자 – 두뇌의 콜레스테롤 대사와 관련이 있 음 – 112, 158번째 아미노산의 변화 – APOE4 타입: 112, 158 모두 Arg – APOE4 타입은 스타틴 항고지혈증 제와 증폭반응하여 치매위험 더욱 높일 수 있음 APOE4 타입을 가지고 있으면 75세에서 치매 확률 30배 증가 25
  24. 24. 뇌 혈전질환: 혈액 항응고제 용량 결정-연간 10억 달러의 경제적 부담 두 개의 관련 유전자 (VKORC1 , CYP2C9) 유전형에 따라 필요한 항응고제 용량에 큰 차이가 있다. 출혈 혈전 혈전 예방과 과다 출혈 사이의 균형 와파린 현재 사용량 일반형 변이형 경험적으로 아시아인은 와파린을 적게 써 왔으나, 유전자형을 통해 변이형의 경우 더 적게 씀으로써 부작용을 최소화 할 수 있다. * 아스피린의 예방적 복용
  25. 25. 게놈 1000달러 시대
  26. 26. 서열 분석 비용의 획기적 감소 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 $100M $10M $1M $100,000 $9,000 ABI 3730xl 454 GS20 Illumina GA Illumina HiSeq2000 2011 $9,000
  27. 27. http://www.genengnews.com/gen-articles/next-gen-sequencing-services/4088/ NGS 서비스 시장의 급성장 •미국 NGS 서비스 시장은 2011 년~2016년까지 연평균 28% 이상 성장 전망, 시장 규모는 2010년 1.6억 달 러에서 2016년 5.5억 달러 규모 로 성장 예상 •임상 적용이 실현될 때 서비스 공 급업체는 엄청난 성장 기회 확보할 것임. 제약기업들 역시 약물반응, 임상시 험 대상 선정 등에 시퀀싱 도입 가 속화
  28. 28. As of February 8, 2011; estimates are subject to change. Source: Cisco Systems, GenBank and AllianceBernstein 유전체 서열 정보의 급성장 •美NIH의 유전자 정보 Database인 GenBank의 데이터 증가 추세를 보면, 2007~2010년 3년 간 추가 유전자 정보 데이터가 지난 24년간의 누적 데이터와 동일 •최종 시퀀스 데이터를 확보하기 위해서 반복적으로 시퀀싱을 수행하기 때문에 실제 생성 데이터 양은 이보다 한층 더 높음
  29. 29. 의료 환경 변화: 고령화 사회 노인인구의 증가는 엄청난 의료비 상승효과를 유발함 게놈정보를 기반으로 하는 맞춤의학의 도입이 해결책임 -2010년 현재 65세 이상 인구 비율은 전체 인구 의 11% 임 - 2005년 9.1%에서 5년 만에 2%포인트 가량 증가한 것임 - 2050년엔 38.2%까지 늘어날 것임 - 고령화 사회: 노인 비율 7% 이상 초고령화 사회: 노인 비율 14% 이상
  30. 30. 게놈 $1,000 시대 • 모든 사람들이 자신의 설계도를 통해 건강을 관리할 수 있는 시대 • 태생적으로 다른 사람과 다른 나의 유전적 취 약성을 미리 파악하여 질병을 예방할 수 있는 시대 • 자신의 유전자 정보를 통해 자신의 질병에 가 장 최적화된 약물을 선별하여 복용할 수 있는 시대 예) 맞춤형 항암치료
  31. 31. Page 33 게놈 천달러 시대 Cost ($) / Human Genome Sequencing Population Studies Disease Research Drug Development Personal Genomics Diagnostics Therapy Consumer Genomics Newborn Screening Volume $100K $10K $2.5K $1K Total Amount of Market 1 Million 4 Million 400 Million 4억명 인구가 게놈분석 $10 B Research • Disease, Drug Efficacy / Safety Molecular Diagnostics Wellness Industry • Consumer Driven Personal Genomics • Personal Medicine $400 B
  32. 32. 기존 유전자 검사 비용보다 전장 게놈 분석 비용이 저렴하다. 기존 5종 유전자 검사 비용 : 총 $21,400 • Charcot Marie Tooth test: $8,500 • OncoType Dx test: $3,900 • BRCA test: $3,100 • Duchenne Muscular Dystrophy test: $3,000 • AlloMap Test (Predicting Rejection in Heart Transplantation) $2,900 전장 유전자 검사 비용 : 총 $10,000
  33. 33. 환자와 정상인의 게놈 변이 차이로 질병 위험도를 예측할 수 있음 동맥류 황반변성 알츠하이머 천식 기능성 대장 질환 대장암 염증성 대장 질환 녹내장 심방세동
  34. 34. 맞춤의학 검사로 심방세동 고위험군임을 알고 있는 경우, warfarin 치료로 갈 수 있음 심방세동 예측 Atrial Fibrillation Your lifetime risk of Atrial Fibrillation This report is for people of European ancestry, which does not match for people of unknown gender and ethnicity. • 심방세동은 뇌졸중(중풍)의 가장 큰 원인임 • 두번째 많은 원인은 동맥경화증 • 뇌줄중 발생시 심방세동이 원인이면 warfarin 치료가 필수, 반면 동맥경화증이 원인이 면 아스피린 등으로 치료함 • 뇌졸중 발생 후 24시간 이내에 심방세동이 없으면 동맥경화로 간주함
  35. 35. 인종 특이적 약물 치료제 • “BiDil이 미국 흑인 (African-American)에 서 심장마비에 의한 사망을 43% 줄일 수 있다 는 결과를 근거로 미국 FDA의 승인을 얻음” (NewYork Times) • 인종 특이적 약효를 기반으로 FDA 승인을 얻은 최초의 예 • 흑인에서 BiDil 약효의 원인이 되는 유전자를 찾을 수 있다면, 흑인이 아닌 사람도 같은 유전 형을 가질 경우 혜택을 받을 수 있음 게놈정보에 의한 아시아 인종 특이적 신약 발굴 가능성
  36. 36. 개인별 암 표적 치료 Personal Cancer Therapy
  37. 37. 폐암 맞춤형 항암제 선택 • 폐암의 유전자 변이에 따라 항암제의 선택이 달라짐 – EGFR의 변이: 이레사 – ALK의 변이: 크리조티닙 – KRAS의 변이: 이레사 (-) • 현재 40% 가까운 폐암 환자는 3가지 변이가 나타나지 않아 경험에 의존한 항암제 선택 • 악성 종양 환자는 게놈 검사를 통해 맞춤형 치료제 선택이 가능하게 될 것임
  38. 38. 2011.12 서울대-마크로젠팀 세계 최초 RET 변이 발견 2012.2 일본, 미국 등에서 동일 폐암 변이 보고
  39. 39. Mutational profiles of 200 lung adenoca. Seo et al. Genome Res. 22;2109-2119 (2012)
  40. 40. GMISNU 의료정보혁명 Clinical Sequencing
  41. 41. GMISNUSource: http://www.time.com/time/covers/0,16641,20121224,00.html 유전체 검사 산업 •美 TIME誌는 2012년 12월 24일자 커버 스토리 기사 “The DNA Dilemma: A Test That Could Change Your Life” 최근의 유전자 검사 사례들과 함께 동 산업 동향과 과제에 대해 소개
  42. 42. GMISNU IT 혁명 : PC $1000 BT 혁명 : Genome $1000
  43. 43. GMISNU 유전정보는 개인정보인가 의료정보인가 유전정보는 개인정보보호법 상 ‘민감성 개인정보’에 해당함
  44. 44. GMISNU 개인정보 vs 의료정보 개인정보보호법 (개인정보) 의료법 (개인의료정보) 대상의 정의 살아 있는 개인에 관한 정보로서 성명, 주민등록번호 및 영상 등을 통하여 개 인을 알아볼 수 있는 정보(해당 정보만 으로는 특정 개인을 알아볼 수 없더라 도 다른 정보와 쉽게 결합하여 알아볼 수 있는 것을 포함) 진료기록부 및 전자의무기록 (환자 명부, 진료기록부, 처방전, 수술기록, 검 사소견기록, 방사선사진 및 그 소견서, 간호기 록부, 조산기록부, 진단서 등의 부본) 목적 개인정보의 보호 진료를 통한 건강상태 유지 및 개선 원칙 최소수집의 원칙 최대수집의 원칙 접근대상 최소한의 필수 인력 정당한 권한을 가진 모든 의료진 보존기간 목적달성 후 폐기 의무 최소 연한 동안 보존 의무 (의무기록 : 10년 / 영상자료 : 5년)
  45. 45. GMISNU
  46. 46. GMISNU 기존 유전자 검사 비용보다 전장 게놈 분석 비용이 저렴하다. 1. 기존 5종 유전자 검사 비용 : 총 $21,400 (미국기준) • Charcot Marie Tooth test: $8,500 • OncoType Dx test: $3,900 • BRCA test: $3,100 (한국 : 90만원대) • Duchenne Muscular Dystrophy test: $3,000 • AlloMap Test (Predicting Rejection in Heart Transplantation) $2,900 => 대부분의 유전자검사 : 개당 40~100만원 내외 2. 전장 유전체 검사 비용 : 총 $1,000 (100만원) 유전체 검사의 비용대비 효율성이 높음으로 미래 맞춤의학에서는 모든 병원에서 환자진료에 실시간으로 유전체 검사정보를 사용하여야 함. 개별 유전자 검사와 전장 유전체 검사
  47. 47. GMISNU
  48. 48. GMISNU PHR + Bioinformatics ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA A ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA B ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA C ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA D ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA ATGCATGCC TAGGGCCCA ATGCCCGGT TTTAATGCC GTAGTATTT AAATATAAA GGGCCGCG CCGGAAAAA E Data- mining Data- mining Data- mining Data- mining Data- mining Data- mining Data- mining
  49. 49. GMISNU
  50. 50. GMISNU Born 10 20 30 40 50 60 70 80 Life with SNS… Life with Medicine… Self Children Parents Interest & Fun Facebook과 Google이 원하는 것 : Life-log… Genetic data?
  51. 51. GMISNU
  52. 52. GMISNU New wine into new wineskins. - 개인정보보호법 참고 - 제6조(다른 법률과의 관계) 개인정보 보호에 관하여는 「정보통신망 이용촉진 및 정보보호 등에 관한 법률」, 「신용정보의 이용 및 보호에 관한 법률」 등 다른 법률에 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 이 법에서 정하는 바에 따른다. 개인별 맞춤의학 증진 법
  53. 53. GMISNU 2011.2.1. 마크로젠 글로벌 프리미엄 브랜드 Axeq Launching!
  54. 54. GMISNU 게놈 $1,000 시대 - 마크로젠
  55. 55. GMISNU 57 글로벌기업 마크로젠: 세계 최고의 게놈분석 서비스 57 미주법인 설립: Macrogen USA ('05.8) 일본법인 설립: Macrogen Japan ('07.11) 유럽지사 설치: Macrogen Europe ('08.7) 전세계 유수 대학 및 연구기관 고객 확보 (104개국 12,000여 고객) - NIH, Caltech, Howard Hughes Medical Inst., Harvard, Johns Hopkins, UCSF 등 미국 CLIA Lab 설치: Macrogen Clinical Laboratory (11.12)

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