스마트폰에 나이, 생활 습관, 유전자 정보(게놈)를 입력하면 어떤 음식을 먹거나 피해야 하는지, 건강을 유지하기 위해 바꿔야 하는 습관은 무엇인지 등의 개인 맞춤형 정보가 제공되는 세상을 상상해 보라. 게다가 의사도 동일한 정보를 이용해 당신에게 맞춤형 치료 계획을 수립한다고 생각해 보자. 그런 세상은 더 이상 상상 속에서가 아니라 우리의 일상에서 곧 실현될 것으로 전망되고 있다.
이 책은 맞춤의료(personalized medicine)가 무엇인지, 아픈 사람은 물론 건강한 사람에게까지 유전자 정보가 어떤 영향을 줄 것인지, 우리의 DNA나 부가 정보를 이용해 맞춤의료를 어떻게 구현할 것인지 등의 미래 지향적인 내용을 담고 있다. 여러분은 이 책을 통해 정밀의료라고도 불리는 맞춤의료의 주요 개념을 이해할 수 있을 것이다.
--- p. 11

의료 행위는 항상 개인을 대상으로 한다. 의사는 이미 환자의 병력, 신체검사, 생체 신호(vital sign), 가족력, 진찰, 영상촬영 등에서 얻을 수 있는 환자의 다양한 개인 정보를 이용해 환자의 질병 위험도를 파악하거나 병을 진단한다. 그렇다면 어떤 요인이 미래의 의료를 보다 더 개인 맞춤형으로 만들 수 있을까? 그 답은 우리가 이전과는 전 혀 다른 시대에 접어들고 있다는 데서 찾을 수 있다. 아마도 여러분은 빅데이터에 대해서, 빅데이터가 다양한 산업에 가져올 혁신적인 효과에 대해서 들어 보았을 것이다. 의료 분야도 빅데이터의 시대에 접어들면서 혁신적인 변화가 시작되고 있다.
--- p.15~16

우리의 유전체는 우리가 가진 수많은 특성의 유일한 원인이다. 눈동자나 머리카락의 색깔, 귓불의 모양 같은 신체적인 특징의 원인이 되는 것은 물론이고 우울증, 자폐증, 조현병과 같은 복합질환이나 개인의 행동에까지도 영향을 미친다. 또한 대기오염에 민감한 정도, 알코올 섭취에 대한 반응, 특정 음식에서 영양소를 추출하는 효능의 차이 등 우리 신체가 환경에 대응하는 방식의 거의 모든 측면에 영향을 미친다. 예를 들어 전 세계 대부분의 성인은 우유를 소화시키는 데 필수적인 단백질(젖당 소화 효소인 락타아제)의 유전자 활동이 젖을 떼고 나면 줄어들기 때문에 우유를 소화할 수 없다. 하지만 북유럽 민족의 경우 락타아제 유전자의 활동이 지속되어 성인이 되어서도 우유를 소화할 수 있다. 마지막으로 우리 유전체는 특정 질환에 대한 감수성에도 영향을 준다.
--- p.26~27

현재 이미 많은 사람들의 유전체 염기서열 해독이 이루어졌다. ‘1,000 게놈 프로젝트’는 다양한 인종과 지역적 배경을 가진 1,000명이 넘는 사람들의 염기서열을 해독한 대규모 유전체 해독 프로젝트다. 그 결과로 흔히 나타나는 변이를 5,000만 개 이상 찾아내 그 목록을 공개 했다. 이외에도 1,000명 이상의 건강한 사람들이 개별적으로 자신의 유전체 서열을 해독했다. 그중에는 가수인 오지 오스본(Ozzy Osbourne)과 영화배우 글렌 클로스(Glenn Close) 같은 유명인들이 맞춤의료와 유전체의 잠재적 가능성에 열광하며 개인적으로 비용을 부담한 경우도 많다. 또한 암이나 원인 불명의 질병을 앓는 수천 명의 사람들이 개인 유전체 서열을 해독했다.
--- p. 38

모든 암은 서로 다르고 각각의 유전적 특성을 가지고 있기 때문에 유전체 정보에 기반한 개인 맞춤형 의료 시스템을 적용하기에 적절한 질병이다. 유전체 분석을 할 경우 일반적으로 80배 이상의 커버리지(coverage)로 암 조직 시퀀싱이 이루어지는데(그림 12), 이는 각 염기서열을 평균적으로 80번 이상 읽는 것을 의미한다. 보다 정확한 분 석을 위해 200배 또는 그 이상으로 시퀀싱할 것을 추천하는 전문가들도 많다. 암 환자의 혈액이나 타액에서 분리한 정상 DNA도 암 조직과의 비교를 위해 함께 시퀀싱하기도 한다.
--- p.57

유전체 분석을 통해 잠재적인 원인성 돌연변이를 알아낸 경우에도 이것이 해당 암종에서 표준 치료로 인정되는 표적이 아닐 수 있다. 즉, 해당 원인성 돌연변이를 표적으로 하는 항암제가 시판되고 는 있지만 다른 암종에 대한 약으로 미국식품의약국의 승인을 받았을 수 있는 것이다. 또는 원인성 돌연변이를 표적으로 하는 항암제가 시판되고 있지 않지만 환자 대상의 임상시험에서는 활용이 가능할 수도 있다. 이런 경우에 종양 전문의들은 표준을 따르지 않고 유전체 분석으로 얻은 정보에 기반해 환자 맞춤형 치료를 선택할 수도 있을 것이다. 이런 시나리오는 종양 전문의가 원인성 돌연변이를 근거로 미국식품의약국의 승인된 허가 범위를 넘어선 치료법을 적용하는 것이다. 종양 전문의들은 이에 대한 재량권을 가지고 있지만 처방을 위해서는 과학적인 근거가 있어야 한다.
--- p.61

혈류 속을 순환 하는 순환종양 DNA의 발견은 간단한 혈액 검사만으로 증상이 없는 초기 암의 진단 가능성을 제시한다는 점에서 매우 중요하다. 실제로 비소세포성 폐암에서 돌연변이가 자주 나타나는 139개 유전자를 대상으로 한 최근의 연구에서 초기(1기) 비소세포성 폐암 환자의 약 50%와 2~4기에 해당하는 환자 모두에게서 순환종양 DNA가 검출되었다. 이러한 유형의 순환종양 DNA 검사는 이론적으로 많은 종류의 암에 적용할 수 있으며, 앞으로 특정 암에 걸릴 위험이 있는 사람들에게 암의 조기 발견을 위한 표준 검사로 자리 잡을 가능성이 크다. 다시 말해 혈액 내의 순환종양 DNA를 이용해 암 병변을 진단하는 것이 언젠가 통상적인 과정이 될 것이다. 유사한 아이디어로 태아의 염색체 이상을 확인하기 위해 임산부의 순환종양 DNA 분석(9장 참조)을 통한 결과, 종양 DNA의 존재가 밝혀진 사례도 있다. 앞으로는 임산부들이 이러한 유형의 검사를 가장 먼저 받게 될 것으로 기대된다.
--- p.69~70

니콜라스 볼커(Nicholas Volker)는 유전체 염기서열 분석이 미해결 질병의 진단과 치료에 중요한 역할을 한 초기의 대표적인 사례다. 생후 건강하던 니콜라스는 2세 때 생긴 농양이 낫지 않으면서 상태가 급격히 악화되었다. 많은 상처 부위에서 패혈증(혈액의 감염)이 자주 생겨 100여 차례 이상 수술을 받아야 했으며 대장을 제거했기 때문에 먹거나 마실 수 없어 필요한 모든 영양소를 정맥주사를 통해 공급받았다. 그러던 니콜라스의 유전체를 시퀀싱한 의사는 면역 기능에 관련된 XIAP 유전자에 돌연변이가 있음을 밝혀냈다. 의사는 이 문제를 해결하기 위해 익명의 기증자의 도움으로 제대혈 이식 수술을 했다. 이후 니콜라스는 놀라운 회복력을 보이며 6세가 된 2016년 현재까지 잘 지내고 있다.
--- p. 85~86

우리의 DNA는 약물의 대사, 부작용, 그리고 약물 간의 상호작용에도 영향을 미친다. 잘못된 약물 복용량이나 위험한 부작용은 생명을 위협하는 결과를 초래할 수 있으므로 이런 정보는 무척 중요하다. 따라서 이 분야는 많은 연구가 진행되어 왔으며 현재까지 약물 반응에 영향을 미치는 수백 개의 유전자를 확인했다. 이들 유전자의 대부분은 시토크롬 P450(Cytochrome P450, CYP) 계열의 단백질을 만들고 보통 천연화합물을 변화시켜 호르몬을 만들거나 체내의 독소 제거를 돕는 역할을 한다. 인간 유전체에는 약 80여 개의 CYP 유전자가 있다. 이 단백질들은 환자에게 투여된 약물을 직접 변형시키거나 활성을 가진 약의 형태로 전구약물을 바꿔 주는 등 약물 대사에 영향을 미치기 때문에 결과적으로 체내에서 활용 가능한 약물의 양에 영향을 준다.
--- p.104

건강한 사람을 대상으로 한 유전체 시퀀싱이 가치가 있는 것으로 판명된 사례가 이미 많이 있다. 여기에는 질병의 위험도 예측, 질병의 조기 진단, 부작용이 예상되는 약의 사용 방지 등의 예를 들 수 있다. 이런 일들은 질병이 생기면 치료하는 방식인 현재의 의학이 예방의학으로 전환될 수 있도록 할 것이다. 또한 유전체 서열에 대한 우리의 해석 능력이 향상될수록 유전체 시퀀싱의 가치도 더욱 높아질 것이다.
--- p.115~116

현재 수정란의 유전자 검사는 일부 특이한 상황에서만 시행하고 있다. 첫째 아이가 심각한 유전질환을 갖고 태어난 경우 둘째마저 같은 문제가 생기는 것을 막기 위해 부모는 종종 체외수정과 함께 배아 검사를 선택한다. 부모가 특정 질환의 유전적 보인자인 경우에도 아이들에게 해당 유전질환이 없기를 원하면 마찬가지로 체외수정에 배아 검사를 선택할 수 있다. 체외수정은 불임을 해결하기 위해 종종 사용되어 왔지만, 이렇게 얻는 배아는 염색체 숫자에 이상이 있는지도 검사할 수 있다. 예외적인 경우도 일부 있지만 사실 대부분의 염색체 숫자 이상이 있는 배아는 자궁에 착상되지 않고 자연적으로 유산된다. 따라서 정상 숫자의 염색체를 가진 배아를 선별함으로써 염색체 숫자 이상으로 인한 유전질환의 위험을 피할 수 있을 뿐만 아니라 체외수정의 성공률도 높일 수 있다.
--- p.128~129

B세포와 T세포 모두 병원균을 인식하는 데 핵심적인 분자를 만든다. B세포가 만드는 항체는 혈액 내에 돌아다니는 병원균에 결합해 무력화시킨다(그림 26). T세포에 있는 T세포 수용체는 다른 세포가 병원균에 감염되어 병원균이 표면에 나타나면 이를 인식해 해당 병원균이나 감염된 세포를 체내에서 제거할 수 있도록 도와준다. 이런 핵심 분자들은 일련의 미세한 조정과 선택의 과정을 거쳐 형성되기 때문에 최종적으로는 고도로 선택적인 항체와 수용체가 만들어진다. 최신 유전체 기술은 이런 고도의 정밀성을 분석할 수 있을 정도로 개발돼 있어 주어진 상황에서 어떤 성질의 항체나 T세포 수용체가 만들어졌는지를 정확히 파악할 수 있다.
--- p.166

대용량의 공유 정보가 있다는 것은 의료가 완전히 새로운 패러다임으로 전환될 수 있다는 사실을 의미한다. 공유 정보는 실시간으로 정보에 접근할 수 있게 함으로써 우리의 건강을 더 정확하고 더 정량적인 방식으로 관리하는 데 사용될 수 있을 것이다(그림 30). 어떤 사람이 특정 유전자의 변이나 발현 프로필을 지닌 암에 걸렸다고 생각해 보자. 그러면 원론적으로는 데이터베이스를 검색해 동일한 질환과 돌연변이(바람직하게는 모든 유전적 특성과 분자적 특성)를 가진 환자들을 모두 찾아서 그들이 어떤 치료를 받았으며 그 결과가 어떠했는지를 알 수 있다. 이처럼 치료가 육감이 아니라 데이터를 기반으로 정해지는, ‘데이터 주도 의학(data-driven medicine)’이라는 새로운 시대가 열리는 것이다. 게다가 해당 치료를 받은 사람이 어떤 반응을 보였는지도 ‘살아 있는 데이터베이스(living database)’에 추가된다면 향후 다른 환자를 치료할 때의 정확도도 향상시킬 수 있다. 이런 일련의 과정은 공통된 형식과 정보의 공유, 정보 보호 및 윤리(나중에 자세히 다룬다) 등을 기반으로 이루어진다.
--- p.191~192

필자는 누구나 자신의 유전체를 가능한 한 빨리, 바람직하게는 부모가 전문가의 상담을 거쳐 태아인 상태에서 시퀀싱해야 한다고 믿는다. 바로 치료하지 않으면 치명적일 수 있는 신생아의 대사질환과 같이 당장 조치를 취할 수 있는 정보를 부모에게 즉시 제공해 건강관리에 도움을 주어야 한다. 궁극적으로 아이에게 도움이 되는 (그래서 부모에게도 간접적으로 도움이 되는) 정보는 부모의 재량에 따라 제공할 수 있을 것이다. 아이는 적당한 나이가 되면 전문가의 상담을 거친 뒤에 자신의 DNA 정보에 접근할 권리를 갖게 될 것이다. 어쩌면 부모나 아이 모두 유전체 서열 정보와 해석 결과를 보지 않기를 선택할 수도 있다. 그리고 해석 결과는 바뀔 수도 있는데, 앞으로 더 많은 사람들의 유전체 서열 정보가 쌓이면서 우리의 해석 능력 또한 향상될 것이기 때문에 시간이 흐를수록 정보 해석의 정확성은 더 높아질 것이다.

유전체학의 선구자 마이클 스나이더,<br/>의료 패러다임의 전환을 말하다<br/><br/>“스마트폰에 나이, 생활 습관, 유전자 정보(게놈)를 입력하면 어떤 음식을 먹거나 피해야 하는지, 건강을 유지하기 위해 바꿔야 하는 습관은 무엇인지 등의 개인 맞춤형 정보가 제공되는 세상을 상상해 보라. 게다가 의사도 동일한 정보를 이용해 당신에게 맞춤형 치료 계획을 수립한다고 생각해 보자. 그런 세상은 더 이상 상상 속에서가 아니라 우리의 일상에서 곧 실현될 것으로 전망되고 있다.” (서문 중에서)<br/><br/>마이클 스나이더는 유전체라는 우리 몸의 빅데이터를 의료와 접목하는 데 앞장선 유전체학의 선구자다. 그는 2012년에 자신의 유전체 서열을 분석해 대사질환을 예측한 연구를 발표하며 세계적인 주목을 받기도 했다. 거대한 의료 패러다임의 전환을 코앞에 두고, 분야의 최첨단에 서 있는 스나이더가 유전체학과 맞춤의료를 간결하게 설명한 책이 바로 『게놈에 담긴 미래』다. 스나이더는 임산부나 환자는 물론 건강한 사람도 이용할 수 있는 유전체 기술과 서비스를 누구나 직관적으로 이해할 수 있게끔 구체적이고 명확한 글로 풀어낸다. 또한 유전체 정보와 맞춤의료의 전망과 현실을 적확하게 이야기하는 것도 빼놓지 않았다.<br/><br/>우리 몸의 빅데이터, 유전체 정보를 읽다<br/>코앞에 다가온 개인 맞춤의료 시대<br/><br/>우리 몸에 존재하는 60억 개 염기쌍의 집합을 뜻하는 유전체는 우리 몸에 있는 일종의 빅데이터다. 이러한 유전체의 염기서열을 해독함으로써 우리가 가지고 있는 질병 위험 인자를 파악해 각종 질병에 대응할 뿐만 아니라 개인에게 맞춤화된 치료법으로까지 나아가려는 연구가 한창 진행 중이다. 이 같은 현대 유전체학의 연구는 맞춤의료로 나아가는 메가트렌드의 일부로 우리의 의료 및 건강관리에 혁명적인 변화를 가져올 것으로 예상된다.<br/><br/>이 책은 그러한 변혁의 서막을 연, 유전체학의 선구자인 마이클 스나이더가 쓴 실용적인 입문서다. 따라서 이 책에는 아주 실질적인 이야기들, 즉 유전체학이 아픈 사람은 물론 건강한 사람에게까지 어떤 영향을 줄 것인지, 암 치료에는 구체적으로 어떤 도움을 줄 수 있는지, 약물 처방에 유전체학이 어떻게 활용될 수 있는지, 유전체학으로 인해 태아의 산전 검사는 어떻게 변화하고 있는지 등이 담겨 있다. 여기서 더 나아가 유전체 정보와 미생물체 등의 부가 정보를 이용해 실질적으로 맞춤의료를 어떻게 구현할 수 있는지, 누가 정보를 제공할 것이며 그 정보를 어떻게 보관하거나 공유할 것인지, 유전체 정보의 해독과 사용에 윤리적인 문제는 없는지 등의 포괄적이면서도 미래 지향적인 내용 또한 담겨 있다.<br/><br/>이처럼 스나이더는 인간이라면 누구나 고심할 수밖에 없는 질병과 건강관리를 둘러싼 유전체학의 최신 논의들을 세부적으로 다룸으로써 앞으로의 의료 패러다임 전환에 대비할 수 있는 실질적인 안내자로서의 역할을 자처한다. 특히 그동안 어떤 치료법이든 누구에게나 공통적으로 적용 가능하며 그것이 효과가 있으리라는 상식을 깨뜨리는 맞춤의료(personalized medicine)의 개념 앞에서 누군가는 새로운 희망이나 기회를 발견하게 될지 모른다. 독자들은 이 책을 통해 정밀의료라고도 불리는 맞춤의료의 주요 개념을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.<br/>기술의 발전에 따라 우리는 의료와 건강관리에서도<br/>점점 더 많은 선택지에 직면할 것이다<br/><br/>기술의 발전은 우리의 의료와 일상적 건강관리에서도 점점 더 많은 선택지를 제공할 것이다. 성인의 약 20%가 걸리는 암, 정확한 진단을 받는 것조차 쉽지 않은 희귀병, 환경적 영향이 복합적으로 작용하는 각종 성인질환까지 우리는 누구나 언제든 질병에 걸릴 수 있다. 그러나 같은 질병에 걸렸다고 해서 모두에게 같은 치료법을 적용해야 하는 것은 아니다. 누군가에게는 효과적인 치료법이 또 다른 누군가에게는 효과가 없거나 미미한 경우가 적지 않게 발생한다.<br/><br/>그렇다면 우리는 질병에 어떻게 대비해야 하는가? 질병이 아닌 그 질병을 앓고 있는 ‘나’에게 효과가 있는 맞춤의료는 과연 어떻게 가능하며 어디까지 가능한가? 치료법이 다르다면 건강관리의 방식도 사람마다 다를 수 있을 것인가? 스나이더는 이에 대답할 수 있는 방법으로 스물두 개의 질문을 던지고 대답한다. 그 질문들에는 유전체학과 맞춤의료를 암 치료, 유전질환, 약물 처방, 건강관리, 미생물체, 노화 등의 의학적 주제로 다루는 것은 물론, 이로 인한 차별과 사생활 침해 등의 윤리적 문제까지 포함된다. 모든 질문은 명확하다. 그 질문의 답들은 쉽게 읽힌다. 스나이더가 차용한 문답 형식은 독자들이 다소 생소한 유전체학과 맞춤의료의 논의를 친근하고 간결하게 이해할 수 있도록 한 묘수다.<br/><br/>자신의 유전체 정보를 분석함으로써 건강관리에 유용한 정보를 얻을 수 있는 것, 이 같은 ‘유전체 시퀀싱’이 우리의 일상적인 건강검진에 포함될 날이 머지않았다. 유전체학 분야의 선두에서 활발히 연구 활동을 이어가는 저자가 이토록 친절히 써내려간 글은 우리가 미래의 의료와 건강관리에서 방향을 잃고 헤맬 때마다 펼쳐 들 수 있는 귀중한 안내서가 되어 줄 것이다.

마이클 스나이더 박사는 유전체학에 관한 한 나의 우상이다. 그는 이 책을 통해 복잡하고 빠르게 변해 가는 유전체학과 맞춤의료를 세부 핵심 주제로 나누어 이해하기 쉽게 설명한다. 그의 이야기는 의료가 향하는 곳, 다시 말해 의료의 미래다. 이 책은 그 미래를 따라가는 지름길이다.


에릭 토폴(Eric Topol) (스크립스 중개과학연구소(Scripps Translational Science Institute) 유전학 교수 겸 소장)