[바이오타임즈] 환자마다 다른 유전체 정보, 환경적 요인, 생활습관 등을 종합적으로 분석해 최적의 치료 방법을 제공하는 ‘정밀의료’(Precision Medicine) 개념이 점점 주목받고 있다. 특히 인공지능(AI)이 고도화∙보편화되면서 정밀의료의 발전 속도가 빨라지고 있다.

미국 실리콘밸리 소재 메디컬 스타트업 임프리메드는 몸속에서의 약물 반응을 사전에 예측하는 AI 모델을 개발해 암 환자들이 자기 몸에 맞는 최적의 항암치료제를 찾을 수 있게 돕고 있다. 의사는 치료제를 선택할 때, 환자의 암세포를 살상하는 능력이 떨어지는 약들은 제외하고 효과적인 약들을 중심으로 치료 과정을 구성할 수 있다. 이를 통해 치료 기간을 단축해 불필요한 치료에 수반되는 부작용과 치료 비용을 절감하고 치료 효과를 극대화하고자 한다.

임성원 대표로부터 자세한 이야기를 들어봤다.

◇반려견, 반려묘, 사람 혈액암 대상 정밀의료 제품∙서비스 제공

임성원 대표는 2007년 카이스트 생명화학공학과에서 학사∙석사 학위를 취득하고 바이로메드 연구소에서 주임 연구원으로 3년 반 동안 근무했다. 이후 미국 UC버클리-UC샌프란시스코 생명공학 프로그램에서 석사 과정을 졸업하고 스탠포드 생명공학과에서 박사 학위를 받았다. 

임 대표는 신약 개발도 중요하지만, 지금 당장 치료가 필요한 암 환자들을 살리는 방법에 대해 고민했다. 이에 학부∙박사 과정을 함께 보낸 20년 지기 친구 구자민 공동창업자∙최고기술경영자(CTO)와 뜻을 모아 2017년 미국 캘리포니아 팔로알토에 임프리메드를 설립했다.

구자민 CTO는 카이스트 생명화학공학과 학사, 서울대 화학생물공학과 석사, 스탠포드 화학공학과 박사를 거쳤다. 현재 홍익대 화학공학과 조교수를 겸임하며 임프리메드코리아의 경영총괄과 임프리메드 그룹 전체의 기술 개발 총괄을 맡고 있다.

임 대표와 구 CTO는 이미 FDA 승인을 받은 약물들을 개별 환자들에게 최적화할 수 있는 정밀의료 서비스를 개발하는 일에 집중했다. 이들은 약 7년간 지속해서 암 환자들의 치료 결과 향상을 위한 기술 개발과 상용화에 매진했다.

임 대표는 “살아있는 암세포(Live Cancer Cell)를 기반으로 한 바이오 정보에 AI를 결합한 새로운 개념의 정밀의료 기술을 보다 빠르고 정확하게 개발해 실제 환자들에게 도움을 주고자 했다”며 “연구 끝에 우선 반려견 혈액암을 대상으로 서비스를 개발하는 데 성공했다”고 전했다.

이어 “강아지의 경우 세포 주기가 사람보다 7~8배 빠르고 암 치료제에 대한 반응도 빠르게 나타나며, 병원에서 관련 정보를 보다 쉽게 얻을 수 있다”며 “지난해 말에는 반려묘 서비스를 론칭하고 현재 인간 혈액암 대상 정밀의료 제품∙서비스를 상용화하고 있다”고 말했다.

임프리메드의 비즈니스 모델은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫 번째는 앞서 언급한 병원, 의사들에게 제공하는 환자별 항암제 효능 예측 정밀의료 서비스다. 항암 치료를 앞둔 환자의 다양한 진단 정보와 몸에서 채취한 암세포 특성을 바탕으로 AI 모델이 계산한 항암제 효능과 예후 예측 결과를 전달함으로써 각 환자의 최적화된 치료제 선택을 돕는다. 

두 번째는 제약회사에 제공하는 신약 효능 평가 임상시험수탁기관(CRO) 서비스다. 제약회사의 신약 물질을 타깃 환자의 살아있는 암세포 위에 테스트해 임상시험 전이나 중간에 그 효능을 측정한 리포트를 보내주는 것이다. 

체내의 암세포를 몸 밖에서 잘 살리는 기술을 성공적으로 개발하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이에 지금까지 항암 신약 개발은 연구실에서 사용하는, 상용화되고 죽지 않는 세포주를 사용해 후보군을 줄이고 인위적으로 조작한 동물 모델에서 후보 물질들의 약효를 측정했다. 이후 동물에서 독성 실험을 거친 후에 임상시험에 들어가야 타깃 환자의 암세포에 대한 살상 능력을 볼 수 있었다. 만약 실제 환자의 암세포를 죽이는 능력이 떨어지는 약물을 임상시험 후보 물질로 최종 선택하게 되면 제약회사는 막대한 자금과 시간을, 환자는 시간과 희망을 낭비하게 됐다.

임 대표는 “임프리메드의 살아있는 세포 기반 CRO 서비스를 이용하면 최종 신약 후보군 중 어떤 물질이 환자 암세포 살상 능력이 가장 좋은지, 그 약물에 잘 반응하는 환자군은 어떤 특성을 갖는지 임상시험 설계 전에 미리 알 수 있게 돼 임상시험 성공 확률을 높일 수 있다”며 “임프리메드는 정밀의료 서비스를 통해 ‘현재’ 환자들을 살리는 일을 함과 동시에, 제약회사 CRO 서비스를 통해 ‘미래’ 환자들을 돕는 일을 하고 있다”고 강조했다.

◇ 수명 연장 등 실제 효과 증명∙∙∙항암 치료제 및 질병 종류 확장 계획

현재 미국 40개 주 이상, 200개 이상의 2차 동물병원에서 임프리메드의 반려동물 혈액암 대상 정밀의료 서비스를 이용하고 있다. 한국에도 올해 출시해 30여 개의 동물병원에 서비스를 제공 중이다. 임프리메드가 치료를 도운 혈액암 반려견의 수는 5,700마리 이상, 반려묘는 500마리 이상이다.

임 대표는 “임프리메드의 AI 기반 예측 서비스에서 상위에 올라간 항암제들을 중심으로 림프종을 치료한 반려견은 3배의 수명 연장, 4배의 약물 반응성 향상을 보였다”며 “인간 암과 관련해서는 메이요클리닉, 서울성모병원, 서울아산병원, 강릉아산병원, 서울대병원 등과 긴밀하게 협력하며 AI 기반 치료제 효능 예측 서비스∙제품들을 개발하고 있다”고 밝혔다.

이어 “임프리메드의 AI 모델을 통해 인간 다발성 골수종 환자 중 17%의 조기 사망을 방지하고, 22%의 환자들에 향상된 치료 반응을 얻도록 도울 수 있다는 사실을 논문으로 발표했다”며 “사람의 급성 골수성 백혈병과 림프종 결과들은 각각 미국암연구협회(AACR), 미국혈액학회(ASH) 등에서 최근 공개했다”고 전했다.

임프리메드는 병원∙제약회사에 서비스할 수 있는 암 종류, 항암 치료제 종류를 지속해서 확장해 나갈 예정이다. 암뿐만 아니라 생명을 위협하는 다른 질병을 대상으로도 기술을 개발하고 있다. 이를 위해 2025년 시리즈B 투자를 유치할 계획이다. 현재까지 임프리메드는 총 3,500만 달러(약 484억 4,000만 원)의 투자를 유치한 바 있다. 

임 대표는 “획기적인 AI 알고리즘도 중요하지만 AI 모델에 사용되는 입력 값은 임상적으로 유의미해야 하며, 모델을 훈련시키는 실제 임상 데이터가 장기간의 환자 치료 경과를 기록하고 있어야 한다”며 “우리나라는 높은 질의 상세한 의료 기록을 보유하고 있기 때문에 이를 제대로 활용한다면 AI 기반 정밀 의료기술 개발에서 세계적인 경쟁력을 가질 수 있을 것”이라고 말했다.

[바이오타임즈=신서경 기자] ssk@biotimes.co.kr

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