최근 마크로젠이 ‘일루미나 HiSeq X Ten’ 기반 천불게놈을 발표하며 전 세계에 큰 반향을 일으키고 있다. 바이오 빅데이터의 시작을 알리는 첫 신호탄이자 맞춤의료의 원년을 알리는 희소식인 것이다.

▲ 정종선 (주)신테카바이오 대표

‘일루미나 HiSeq X Ten’ 기반 천불게놈의 개발이 성공하면서 이제 유전체데이터가 쏟아져 나오게 되고 이로 인해 전년도에 비해 최소 10배 이상의 유전체 데이터가 더 생산될 것으로 예상된다. 이로 인하여 NGS 분석 슈퍼컴퓨팅 설비를 포함한 유전체 분석 인프라가 더욱 절실히 필요하게 되었다. 또한 유전체 빅데이터 기반 질병원인이 되는 변이를 초정밀 측정 및 탐색하는 방법은 모든 맞춤의료를 원하는 의료기관의 오랜 숙원이었다. 현재까지 알려진 세계 최고 기술로 검출 가능한, 암 변이 포함 희귀유전변이 초정밀 탐색기술을 위한 대조군DB의 경우, 국제 1,000명 게놈프로젝트의 경우 대립유전자형빈도(MAF:minor allele frequency) 10-2승 수준의 변이까지만 측정이 가능하였고, 현재까지 전체 인간게놈의 경우 많아야 5% 이내에서만 탐색이 가능했다.

초정밀 희귀유전변이 측정이 가능한 기술 개발
정종선 (주)신테카바이오 대표의 행보가 화제다. 정종선 신테카바이오 대표는 산업통상자원부 및 한국공학한림원이 선정한 ‘2020년 미래 100대 기술과 주역’의 1인으로, 유전체 빅데이터 및 바이오 인덱싱기반 10-7승 수준의 초정밀 희귀유전변이(Rare Variant, RV7) 측정이 가능한 기술을 개발 완료했다고 밝혔다. RV7 서비스 패키지는 공개 테스트를 거친 후 출시할 예정이다. 정종선 대표는 “이 기술을 활용하면 천불게놈과 더불어 암을 포함한 희귀유전질환의 원인이 되는 희귀유전변이의 초고속 정밀 탐색이 가능하다”며 “특히 마크로젠이 출시한 천불게놈과 더불어 데이터가 10만명 이상으로 늘어나면, 2015년에는 10-9승까지도 측정이 가능한 RV9도 이어서 출시할 것”이라고 밝혔다. 희귀유전변이 초정밀 탐색기술(RV7)은 일부 산업통상자원부 산업융합원천기술개발 지원사업에 의해 이루어졌다. 또 서울시 포스트-BI 지원사업 및 보건복지부 차세대 맞춤의료 유전체사업단 위탁연구기반 활용기술개발로 국내외 특허출원을 완료했다. 이와 함께 RV7 기술의 활용단계의 SW 패키지도 개발 완료되어, 차세대 맞춤의료 유전체사업단 주최 유전체 실무자 고급분석지원 프로그램 워크샵에서 서울대 암센터, 삼성병원 암센터를 포함한 12개의 유전체전문 기관들에게 공개되어 다양한 테스트를 수행했다. 단백체 및 유전체분석을 위한 원천기술에 해당하는 핵심엔진 개발은 시간이 많이 걸리는 장기적인 생물정보연구 지원이 필요한 영역이다. 그리고 이러한 엔진개발은 전통적으로 미국의 브로드(MIT,하바드), 미국국립보건성(NIH), 베일러대학, 워싱턴대학, 영국의 웰컴트러스트 등이 대부분을 개발하고 공급하는 형태로 진행되어 왔다. 정종선 대표는 미국국립보건성(NIH)시절 7년 간의 단백체 툴 패키지 개발 활동을 통해 다수의 패키지급 SW 원천기술 엔진을 자체 개발하였다. 국내 귀국 후에는 11년간 유전체 및 바이오 빅데이터 기반 기술개발을 주도하였으며, 최근에는 세계 최고 수준의 극한계산 기술인 RV7프로젝트를 마치고, 관련 패키지급 SW도 개발 완료하여 다양한 프로젝트를 수행 중이다.

▲ 생화학분자생물학회 -‘NGS(next generation sequencing)pipeline의 이해와 실습’워크샵

단일 연구소로는 세계 최대 바이오 기술 회사
RV7프로젝트를 성공적으로 수행한 신테카바이오는 세계에서 유일하게 단백체 및 유전체 관련 가장 중요한 핵심엔진(3D단백질 구조예측, 도메인구조비교, 단백질/DNA염기 서열비교, 바이오 빅데이터 고집적인덱싱, NGS통합 및 통계용 데이터웨어하우스 패키지, 단백질시뮬레이션 패키지 및 희귀유전변이 탐색 패키지) 7개 모두를 자체 개발하여 보유한, 단일 연구소로는 세계 최대 바이오 기술 회사로 자리매김했다.

▲ 공학한림원 선정, '2020년 미래 100대 기술과 주역' 시상식

정종선 대표는 “이 기술은 국가 기관의 공용 슈퍼컴퓨팅 설비를 갖추고 있는 한국폴리텍바이오대학, 한국전자통신연구원(ETRI), 한국과학기술정보연구원(KISTI) 및 보건복지부 산하 맞춤의료유전체연구기관 등에서 일부 운영비를 제외하고 무료로 공개되어 활용을 촉진할 것”이라며 “특히 한국전자통신연구원이 개발한 유전체분석용 마하슈퍼컴시스템과 연계한 해외 마케팅 및 바이오 빅데이터 기반 맞춤의료를 위한 병원 EMR시스템과 연동하여 활용 연구하는 원년이 될 것”이라고 강조했다. 패키지급 툴인 RV7을 사용하면 유전체 바이너리 정렬맵(BAM) 파일을 입력으로 하여 초고속으로 전체 게놈을 스캔, 대부분의 희귀변이를 정밀하게 탐색할 수 있다. 특히 이는 현재까지 탐색이 불가했던 영역이자, ‘질병에 대한 변이 영향’이 상대적으로 적어 거의 검색이 불가능했던 영역인 희귀유전변이의 경우에서도 새로운 변이에 대한 탐색이 가능하다. 정 대표는 “암 변이의 경우 약물내성 표적을 빠르게 스캐닝하는 문제를 포함한 차세대시퀀싱기술 기반의 대부분의 유전체 연구에 중요한 변이 탐색기술 핵심 엔진으로 활용된다”며 “다수의 국내 및 미국 특허 등을 포함한 첨단 영역이기 때문에 향후 10년간은 다른 기관에 의해 쉽게 추월당하지 않을 것”이라고 강한 자신감을 보였다. NM