몇 년 내 유전체 데이터가 질병의 치료는 물론 예방·관리와 미용·식품 등 라이프 스타일 전반에 활용될 전망이다. 생물 정보 전문기업 인실리코젠의 최남우 대표는 최근 개인의 유전체에 최적화된 식품 정보를 제공하는 사업에 뛰어들었다. 유전체 분석을 플랫폼으로 식품·화장품·신약 등으로 사업을 확장한다는 포부다.

▎최남우 인실리코젠 대표는 “결국 4차산업 혁명에선 빅데이터를 쥐고 있는 기업이 강자”라고 말했다. 배경 화면은 모든 생명체의 궁극적 기본단위인 DNA 구조다.

#1. 지난 11월 7일 1박2일 일정으로 방한한 도널드 트럼프 미국 대통령이 청와대 국빈만찬에서 건배하며 마신 것은 콜라였다. 한국과 미국 측 정·재계 인사 120여 명의 잔에는 청와대 측이 준비한 전통주가 채워졌지만 트럼프 대통령은 달랐다. 그는 친형이 알코올 중독으로 사망한 이후 술을 일절 입에 대지 않는다고 한다. 트럼프는 지난해 9월 폭스뉴스 인터뷰에서 “알코올 중독에 시달리다 1981년 42세로 세상을 떠난 형 프레디가 얼마나 힘들어 했는지 봐왔다”면서 “(술을) 시작하지 않으면 문제도 생기지 않을 것이다. 한번 시작한 다음 멈추기란 무척 어려운 문제”라고 말했다. 이어 그는 “내게도 죽은 형처럼 적당히 술을 마시지 못하는 유전자가 있을지 모른다. 그게 무섭다”고 덧붙였다. 자신에게도 중독 유전자가 있을 가능성을 염려한 것이다.

#2. 지난여름 이른바 ‘살충제 달걀’ 파문 당시 김주한 서울대 의대 교수는 “살충제 피프로닐 성분이 인체 내로 침투하면 북미 사람이나 서남아시아 사람보다 한국인에게 더 해로울 수 있다”고 주장해 화제를 모았다. 김 교수에 따르면 한국인은 피프로닐에 대한 취약 위험도가 북미인보다 약 1.3배, 아프리카인보다 약 2.5배, 서남아시아인보다 10배가량 높았다. 같은 성분이라도 인종에 따른 취약도를 구체적인 수치로 제시하자 파장이 컸다. 김 교수는 약과 유전자의 지식 데이터베이스(DB) 구축 분야 전문가로 통한다. 그는 “결국 모든 사람이 개인 유전자 지도를 갖게 되는 날이 온다. 의료는 개인차가 핵심으로, DNA를 많이 알고 연구할수록 제대로 된 맞춤치료와 예방, 대응을 할 수 있다”고 강조했다.

최근 의료 트렌드가 ‘치료’ 중심에서 ‘예방’과 ‘관리’ 영역으로 확장하면서 유전체 검사를 통해 개인의 질병을 미리 파악하고 그에 맞는 생활서비스를 제공하는 산업이 주목받고 있다. 특히 식품 정보 제공 분야가 빠르게 움직인다. 음식이 곧 약이며 생로병사의 모든 근원은 음식에서 시작한다는 ‘약식동원(藥食同源)’의 구체적 실현인 셈이다.

경기도 용인 흥덕IT밸리 내 생물 정보 전문기업 인실리코젠 본사에서 만난 최남우 대표도 최근 개인의 유전체에 맞는 식품 정보 제공 사업을 시작했다. 그는 “기존에 X선이나 컴퓨터 단층촬영, 조직슬라이드 등으로 진단했던 질병을 이젠 축적된 데이터와 환자의 유전자 정보 비교로 파악할 수 있다”며 “유전자 본성이나 변이 과정에서의 발병 원인과 식품의 연관성을 따져 맞춤형 정보를 제공하고 있다”고 말했다. 그는 “14년 동안 축적해 온 유전체·생물정보를 식품을 시작으로 해서 화장품·피트니스·반려동물 등에 접목할 것”이라고 말했다.

비만 유전자 잡는 식품 정보 제공

▎도널드 트럼프 미국 대통령이 11월 7일 오후 국빈만찬이 열린 청와대 영빈관에서 콜라로 건배하고 있다. 그는 친형이 알코올 중독으로 사망한 이후 자신에게도 중독 유전자가 있을 것을 염려해 술을 일절 입에 대지 않는다고 한다.

최 대표의 자신감은 인실리코젠의 방대한 데이터베이스에서 나온다. 인실리코젠은 국내에서 유일하게 대사체(세포 내에 존재하는 대사 물질의 총합)를 중심으로 식품과 인간의 네트워크를 분석하고 있다. 식품 정보에는 미국 농무부(USDA), 유럽식품정보네트워크(EuroFIR), 국내 식품의약품안전처 등의 식품영양성분 분석 결과가 포함되어 있다. 이를 통해 유전자질병·식품성분·화학물질 등 1500만 건의 개별 정보와 2700만 건의 바이오 복잡계 빅데이터를 구축했다. 최 대표는 “장기적으로 식품업계 또한 주문 후 생산하는 맞춤형 시대로 변할 것이며 이에 대비하기 위해선 빅데이터가 중요하다”며 “음식과 과학, IT를 융합해 만든 일종의 데이터 푸드 서비스”라고 말했다.

그렇다면 기존에 제공되던 ‘주의 음식’ 정보와는 어떤 차이가 있을까. 최 대표는 “기존엔 ‘삼가라’는 말이 앞섰지 ‘왜 그런가’에 대한 근거 제시는 약했다”며 “우리는 유전체가 갖는 복잡한 경로를 촘촘하게 디지털화해 개인과 식품을 매칭한다”고 말했다. 이를테면 어떤 사람의 경우 하루에 커피를 3잔 이상 마셔도 밤에 숙면을 취하는데 어떤 이는 커피를 한 모금만 마셔도 밤새 뒤척이는 경우가 있다. 성인 기준으로 하루 카페인 권장량은 400㎎ 미만으로 아메리카노 2~3잔까지는 마셔도 무방하지만 문제는 사람마다 카페인 대사와 관련한 유전자 본성이나 변이과정이 다르다는 것. 이런 경우 카페인 양을 조절하는 정보를 제공한다는 설명이다.

최 대표는 특히 식품을 통한 비만 예방에 주목하고 있다. 유전학적으로 보면 비만은 유전자가 변질된 질환이다. 23개의 염색체 가운데 7번 염색체의 끝에 위치한 유전자가 변질돼 정상적으로 작동하지 않기 때문으로 알려져 있다. 비만이 치유되려면 변질된 이 유전자가 정상으로 회복되어야 한다. 최 대표는 “지난해 전 세계 비만 인구는 6억4000만 명에 이른다. 전 세계 인구 대비 여성의 14.9%, 남성의 10.8%가 비만 상태”라며 “비만 위험 요소가 있는 유전자 정보를 식품·대사 관련 빅데이터로 분석해 개인에게 맞는 식품 정보를 제공한다”고 말했다.

이를 위해 인실리코젠은 자회사 인실리코푸드(iF)를 곧 설립할 계획이다. 인실리코젠이 생물 정보를 전문적으로 분석하는 연구개발(R&D)에 집중하였다면 iF는 비즈니스에 중점을 두고 있다. 최 대표는 “그동안 인실리코젠에 투자를 원하는 금융계와 기업이 있었지만 연구 분야는 정부 과제로 충분했고 투자를 받을 시기라 생각지 않았다”며 “하지만 iF 식품 분석 서비스는 대중적인 서비스라 자본이 중요하기 때문에 기관과 벤처캐피탈(VC) 등의 투자를 유치할 것”이라고 말했다.

현재는 B2B(기업과 기업의 거래)를 기반으로 유전자검사 업체와 함께 서비스를 제공하고 있다. 고객들은 매년 받는 건강 검진 시 개별적으로 선택해 인실리코젠의 서비스를 경험할 수도 있다. 최 대표는 “국내엔 300개 이상의 유전자 검사업체와 2만 개 이상의 건강검진병·의원이 있다”며 “이들이 첫 번째 타깃”이라고 말했다. 지난해 건강검진 시장 규모는 기본적인 검진 서비스만 4조5000억원 정도. 2차 검사와 프리미엄 검진을 더하면 많게는 10조원이 훌쩍 넘을 것으로 추산된다.

이 때문에 관련 기업들도 속속 시장에 뛰어들고 있다. 이미 글로벌에서는 23앤드미, 패스웨이 지노믹스 등이 전 세계를 대상으로 유전자 분석 서비스를 선보였고, 국내에서는 마크로젠·인실리코젠·이원다이애그노믹스 등이 아모레·LG생활건강·한국콜마 등과 손잡고 피부·미용·식품·건강관리 영역으로 사업을 확장하고 있다. 업계에서는 개인 유전체 분석만으로는 수익성의 한계를 느낀 바이오 기업들이 유전체 정보의 상품화에 나선 것으로 분석한다.

최 대표는 “이들과 차별화되는 우리의 강점은 탄탄한 연구개발 맨파워”라고 말했다. 그는 “데이터도 사람이 만들어내고 분석도 사람이 한다”며 “컴퓨터가 할 수 없는 아주 세밀하고 정교한 감성을 통해 고객을 만족시키고, 고객이 지불한 비용보다 더 높은 가치를 제공하는 것은 사람만이 할 수 있다”고 강조했다. 현재 56명의 임직원 중 36명이 석사 이상 전문가로, 전체의 60%가 넘는다. 지난해 연구개발에 투자한 비용은 매출 대비 27%를 넘어섰다.

화장품, 반려동물 사료 등 확장성 커

최 대표는 “우리가 추구하는 데이터 푸드 시스템은 단순히 식품 업계에만 한정된 것은 아니다”라고 말했다. iF의 데이터베이스에는 화학물질·대사물질·성분정보가 포함되어 있기 때문에 바이오 소재 관련 기업과의 화장품 개발, 건강기능 식품 개발도 가능할 뿐 아니라 반려동물 사료에도 적용할 수 있다는 것이다. 그는 “더 나아가 인실리코젠이 구축한 농업생명공학 빅데이터, 생물 정보 분석 능력, 작물 육종 기술을 융합하면 식품의 원재료를 기능성을 갖춘 맞춤형으로 개발할 수 있다”고 강조했다.

인실리코젠은 국내 생물 정보 기술 분야의 대표적 벤처기업으로 꼽힌다. 2000년대 중반 바이오벤처 거품이 꺼지면서 수많은 기업이 무너졌지만 인실리코젠은 생물 정보 테마를 가진 회사 중 유일하게 살아남았다. 최 대표는 “생물 정보 기술은 상당한 인내심과 지속적인 연구가 필요한 산업”이라며 “생명 분석 데이터의 가치가 무한하기에, 어렵지만 지금까지 버텨왔다”고 말했다.

대학에서 국문학을 전공한 최 대표는 졸업 후 소프트웨어 관련 기업에서 해외영업을 담당했다. 국내 기업의 주문으로 미국의 인포맥스(InforMax)가 개발한 생물 정보 관련 소프트웨어를 구입하다 눈이 번쩍 뜨였다. 그는 “인포맥스의 소프트웨어는 생물학 데이터를 분석하고 실험 전에 데이터를 시뮬레이션 하는 기능을 갖고 있었는데, 눈앞에서 펼쳐지는 다양한 기능에 순간 매료됐다”며 “이를 계기로 생물 정보 기술 비즈니스에 뛰어들었다”고 밝혔다.

국가 운영시스템 구축 노하우 빛나

이후 도서관에서 분자생물학 등을 공부하고, 실험실을 찾아 현장감도 익혔다. 그는 “스스로 전문가가 아니라 비즈니스맨이라고 생각했다”며 “연구개발은 전문가가 맡으면 되기에 박사급 인재를 영입해 전문성을 강화했다”고 말했다. 2004년 10월 학계·연구소에 있는 전문가들이 모여 회사를 설립했다. 회사명 인실리코젠은 ‘컴퓨터 시뮬레이션과 같은 가상 환경에서의’를 의미하는 신조어(In silico)와 유전자를 의미하는 젠(Gene)을 조합했다. 업계에서는 흔히 ‘인코’라고도 부른다.

그동안 국립농업과학원·국립축산검역본부·질병관리본부·국립수산과학원·국립문화재연구소·한국생명공학연구원 등과 협업해 왔다. 대표적인 유전체 분석 연구로는 한우 유전체 서열 분석, 고추 유전체 염기서열 분석, 유방암 유전체 데이터 분석 등이 있다. 이를 통한 연구 결과들은 네이처와 같은 권위 있는 학술지에 게재되면서 인실리코젠의 유전체 분석 기술력을 입증하는 계기가 됐다. 또 다양한 유전체 사업을 통해 생산되는 유전체 데이터를 수집·저장·관리·분석할 수 있는 국가 운영시스템을 구축함으로써 유전체 데이터를 이용하고 활용할 수 있는 단초를 마련했다. 대표적인 시스템으로는 국립축산과학원 동물유전체정보시스템, 농촌진흥청 NABIC, 질병관리본부 임상 유전체 생명정보시스템 등이 있다.

최 대표는 “여러 국가기관과 유전체 분석 연구를 수행하면서 국내 유전체 분석 기술의 입지를 견고히 해왔다”며 “2008년 10억원이었던 연매출은 지난해 40억원으로 성장했고, 올해는 50억원이 예상된다”고 말했다. 생물 정보 분석과 소프트웨어 개발에서 매출이 꾸준히 상승하고 있고, 특히 유전체 분석을 위한 시스템 통합 분야에서 가장 많은 매출을 올리고 있다. 업계에서는 “매출 규모는 작지만 탄탄한 성장세를 이루는 기업”으로 평가받는다.

빅데이터 없으면 도태 또는 하청업체

▎서울대 유전체교정연구단 단원들이 유전체 분석 관련 실험을 하고 있는 모습.

국내 유전체 연구는 1999년 정부 주도로 ‘인간유전체기능연구사업’을 시작하면서 본격화했다. 하지만 우리나라의 기술과 투자 수준은 여전히 낮은 편이다. 최근 현대경제연구원이 발표한 보고서 ‘국내 의료산업의 4차 산업혁명 준비수준 점검’을 보면 유전체 분야의 수준에서 미국을 100%로 잡았을 때 한국은 77.0%, 중국 74.7%로 나타났다. 정부와 기업의 의료 R&D 투자 역시 활발하지 못하다. 경제협력개발기구(OECD)는 2015년 한국 정부의 의료 R&D 예산 규모는 전체 R&D 예산의 8.4%, 17억8000만 달러에 해당한다고 밝혔다. 미국과 영국은 비중이 24.1%, 23.4% 정도다. 기업의 의료 R&D 투자는 2015년 16억4000만 달러로 독일의 4분의 1, 일본의 10분의 1, 미국의 40분의 1에 불과했다.

최 대표는 “4차 산업은 전형적인 제조업 간의 조합이 아니라 데이터베이스라는 핵심지식이 있어야 경쟁력을 갖는다”며 “우리나라 수준이 떨어지는 이유는 사물인터넷(IoT)이나 IT 부족이 아닌 이를 통해 활용할 빅데이터가 없기 때문”이라고 말했다. 그는 “검색엔진 서비스로 시작한 구글이 IT 분야에서 완벽한 플랫폼을 갖추기에는 20년이 걸렸다. 전기자동차 개발의 리더인 테슬라도 현재 매출이 그리 크지 않다. 그러나 매출이 수백 배가 되는 GM과 비교해 기업가치가 어느 기업이 더 높은가”라며 “데이터를 확보한 기업이 이렇게 강력한 힘을 발휘할 줄 누가 알았겠나. 이것이 미래 산업의 패러다임”이라고 강조했다. 또 “구체적으로 10년 정도면 유전체 분석이 대부분 라이프 산업의 플랫폼이 될 것이다. 지금 우리가 빅데이터 구축을 진행하지 않으면 글로벌 시장에서 도태되거나 하청업체로 전락할 것”이라고 경고했다.

[박스기사] 시장에 나온 유전체 빅데이터 - ‘정보화’된 몸, 상품과 만나다

유전체 분석 시장이 주목받고 있다. TV 드라마 속 친자 확인 장면에서나 접했던 유전자(DNA) 검사가 유전 정보의 집합체인 ‘유전체(Genome)’ 검사로 진화하면서 수십 가지 유전 질병은 물론이고 개인의 고유한 특성까지도 예측할 수 있는 시대가 오고 있다. 세계 유전체 분석 시장 규모는 지난해 601억 달러(약 67조원)에서 2018년에는 669억 달러로 10% 넘게 성장할 것으로 예상된다.

시장 확대의 동력은 눈부신 기술·장비의 발전이다. 세계 유전체 분석 장비 시장의 80%를 차지하고 있는 미국의 일루미나는 올 초 30억 쌍에 이르는 인간 유전자 염기서열을 100달러에 분석할 수 있는 장비 노바섹을 출시했다. 2011년 스티브 잡스가 자신의 유전체를 분석하기 위해 10만 달러를 지불했지만 6년 새 비용이 1000분의 1로 줄어든 것이다. 한 사람의 유전체를 분석하는 기간도 2014년 2주에서 단 하루로 대폭 줄었다. 노바섹이 ‘꿈의 장비’로 불리는 이유다.

유전체 분석 비용 100달러 시대

이 때문에 시장에선 유전체 분석 산업의 급팽창을 예상하고 있다. 우선 질병 치료 영역으로, 개인 유전체 분석을 통해 발병 가능성이 높은 질병을 미리 파악할 수 있다. 2013년 할리우드 배우 앤젤리나 졸리가 유전체 분석으로 유방암 발병 위험이 높다는 결과를 얻은 후 사전에 유방을 절제한 ‘의학적 선택’이 대표적인 사례다. 국내 1위 유전체 분석 기업 마크로젠의 정현용 대표는 “DNA를 분석해 질병은 물론 미용, 건강관리 등과 융합하는 유전체 분석이야말로 4차 산업혁명과 정밀의료 출발점”이라고 강조했다.

하지만 국내 유전체 분석 관련 산업은 아직 걸음마 수준이다. 우선 유전체 분석 기업들이 ‘규제의 덫’에 걸려 있다는 지적이다. 우리 정부는 유전체 분석에 할 수 있는 항목을 정한 ‘포지티브 규제’를 하고 있다. 지난해 7월 ‘가정용 유전자 검사(DTC)’ 서비스를 허용했지만 체질량지수, 중성지방농도, 콜레스테롤, 혈당, 혈압, 탈모, 피부 노화, 비타민C 농도, 카페인 대사 등 12개 항목으로 제한하면서 1년간 시장의 성장은 지지부진했다. 유전체분석기업협의회 등이 “미국 등 선진국 사례를 참고해서 글로벌 스탠더드에 맞게 규제를 합리화해 달라”고 주장하는 이유다.

업계 스스로 연구개발에 더욱 매진해야 한다는 목소리도 높다. 현재 유전체 분석 관련 장비와 시약 등은 일루미나·로슈·써모피셔 등 일부 다국적 기업이 독식하고 있다. 유전체 정보 분석 소프트웨어의 국산화 수준도 5% 미만이다. 최남우 인실리코젠 대표는 “기초 분석 장비는 해외 기술에 비해 상당히 뒤처져 있다”며 “최근 국내의 유전체, 바이오 빅데이터, AI 등의 기술이 크게 발전하고 있어 분석 장비만 국산화한다면 경쟁력이 충분하다”고 말했다.

- 조득진 기자 chodj21@joongang.co.kr·사진 전민규 기자