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[바이오토픽] 개인 유전체학과 블록체인이 만날 때(When Personal Genomics Meets Blockchain)
생명과학 양병찬 (2018-03-12 09:25)
AI 연구자들이 블록체인과 손잡고 의료용 데이터를 공유하는 프로젝트에 착수했다. 블록체인은 사람들로 하여금, 자신의 건강기록에 대한 통제권을 상실하지 않으면서 연구용으로 제공할 수 있도록 해줄 것이다.


Personal Genomics Meets Blockchain/ @ Center for Genetics and Society(참고 1)

"수백만 장의 유방촬영사진(mammogram)으로 탐지 알고리즘을 훈련시킨다면, 인공지능(AI)이 유방암을 의사보다 훨씬 더 잘 진단할 수 있을 것"이라는 게 덱스터 해들리의 생각이다. 그런데 그런 엄청난 양의 데이터에 어떻게 접근한다? 많은 나라에서 시행되고 있는 사생활보호법(privacy law)들 때문에, 연구자와 BT, IT 업체들에게 민감한 의료정보들은 그림의 떡인 경우가 많다.

그래서 UCSF의 의사 겸 계산생물학자인 해들리는 급진적인 솔루션을 시도하고 있다. 그는 동료들과 함께, 사람들로 하여금 자신의 의료데이터를 연구자들과 쉽고 안전하게 공유하고, 나아가 그것을 통제할 수 있도록 해주는 시스템을 구축하고 있다. 암호화화폐 비트코인의 밑바탕에 깔린 블록체인 기술에 기반한 그들의 방법(참고 2)은 조만간 시험대에 오를 것이다. 오는 5월, 해들리와 동료들은 (300만~500만 명의 미국 여성들로부터 입수한) 유방촬영사진을 이용하여 AI 알고리즘으로 하여금 암을 탐지하도록 훈련시키는 연구에 착수할 예정이다.

최근 블록체인을 이용하여 의료영상, 진료기록, 유전자 데이터의 매력과 효율성을 향상시키려는 학자와 신생업체들(참고 3)이 점점 더 늘어나고 있다. 어떤 프로젝트에서는 심지어 사람들에게 대가를 지불하고 그들의 정보를 사용할 예정이다. 많은 연구팀들의 궁극적 목표는, 블록체인 시스템을 이용하여 얻은 데이터에서 알고리즘을 훈련시키는 것이다.

데이터의 안전성

이러한 노력들이 등장한 배경에는, 점점 더 팽배해지는 '테크놀로지 거인들이 개인의 데이터(일부 의료정보 포함)를 캐내 이익을 얻을지도 모른다'는 대중의 우려가 도사리고 있다. 2016년 구글의 모회사 알파벳(Alphabet)이 소유하고 있는 런던의 AI 업체 딥마인드(DeepMind)는, 언론보도를 통해 '영국 국민보건서비스(NHS: National Health Service)의 한 지사가 딥마인드에게 160만 명의 환자기록을 환자의 충분한 동의 없이 제공했다'는 사실이 밝혀진 후 논란에 휩싸였다. 그 기록에는 이름을 비롯한 민감한 정보들(예: 성병 감염 여부)이 포함되어 있었다.

"현재 구글과 페이스북은 당신에 대한 데이터의 저장소를 보유하고 있는데, 당신은 그 정보에 대한 통제권을 행사하지 못하고 있는 실정이다. 그러나 의학의 세계에는 페이스북 같은 공룡이 존재하지 않는다"라고 MIT의 앤드루 리프먼 박사(컴퓨터과학)는 말했다. "블록체인을 이용하여 분권화된 의료정보를 확보하고 공유하는 방식은 '데이터 정체성 통제(data-identity control)'의 일반적 모델이 될 수 있을 것이다"라고 그는 덧붙였다.

블록체인은 '블록'이라는 확장성 체인에 거래를 기록하는 분산형 전자시스템(distributed electronic system)으로(참고 4), 변형하기가 극도로 어렵다. 만약 하나의 블록에 침투하려면, 해커는 그것과 연결된 모든 블록들을 허락도 받지 않고 개별적으로 건드려야 하는데, 이건 너무나 벅찬 작업이다.

해들리의 연구에서 블록체인은 일련의 스위치들로 기능하는데, 이 스위치들은 참가자, 임상의, 연구자들 간의 데이터 흐름 방식을 안내하는 역할을 수행한다. 여기에 참가하는 여성들은 breastwecan.org라는 온라인 포털을 이용하여 자신의 데이터에 대한 접근이 허용되거나 거부되는데, 이 사이트는 블록체인에 의존하여 클라우드 속에 저장된 데이터의 안전성을 확보한다.

연구자들은 수백만 명의 건강한 여성과 유방암 환자로 구성된 그룹의 유방촬영사진을 이용하여 자신들의 AI 알고리즘을 훈련시킬 계획이다. 의사들은 유방촬영사진에 존재하는 암을 최대 1/4까지 놓치는 것으로 알려져 있는데, 연구자들의 목표는 종양을 의사들보다 더 정확하게 분류하는 것이다. 영상의학전문의의 판별력이 경험에 비례하여 향상되는 것과 마찬가지로, 알고리즘의 정확성은 훈련에 사용되는 데이터의 양과 다양성이 증가할수록 향상되는 것이 일반적이다.

해들리의 바람은 "여성들이 자신의 유방촬영사진을 공유함으로써 유방암 검사의 성능을 향상시키고, 전통적으로 임상의들이 독점했던 정보에 대한 접근권과 통제권을 확보하는 것"이다. 연구에 참가한 여성들은 자신의 영상을 breastwecan.org를 통해 조회하고, 조직의 밀도, 연령, 기타 알려진 요인에 기반한 표준 임상소견(유방암 발병 위험)을 열람할 수도 있다.

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다른 연구팀들은 개인과 업체(또는 학계 연구자) 간의 데이터 거래를 중개하고 대가 지불 방법을 마련하기 위해 블록체인에 기반한 시장을 개발하고 있다. 그중 대표적인 사례는 네뷸라 지노믹스(Nebula Genomics; 하버드 대학교의 유전학자 조지 처치 박사가 공동 설립한 신생업체)인데, 네뷸라는 (자신의 유전체 시퀀싱을 원하는) 일반인들을 (시퀀싱 결과에 접근하는 대가로 소정의 금액을 지불할 의향이 있는) 업체들과 연결하는 것을 목표로 하고 있다.

소정의 금액을 지불하고 유전체시퀀싱 서비스를 받은 사람들은 자신의 유전자정보에 대한 접근권을 네뷸라를 통해 판매하고, 대금은 미 달러화로 교환 가능한 디지털 토큰(digital token) 형태로 수령하게 된다. "네뷸라는 파트너 업체들이 제시하는 약속(예: 개인 데이터의 보유기간)의 이행을 모두 보장할 것이다"라고 처치 박사는 말했다. 23andMe와 같은 유전체시퀀싱 업체의 고객들은 어떻게 될까? 만약 자신의 데이터가 연구를 위해 공유되는 데 동의한다면, 그들은 데이터 사용방법에 대한 통제권의 대부분을 시퀀싱업체에게 양도함으로써, 익명화된 유전자데이터가 BT 업체와 제약사에게 일괄 판매되는 것을 허용하게 된다.

Before and After: Nebula's Cash and Token Flow(참고 5)

"사람들에게 자신의 의료기록에 대한 통제권을 좀 더 많이 부여한다면, 많은 건강상 혜택이 직접 그들에게 돌아갈 것이다"라고 리프먼 박사는 말했다. 그는 대학원생들과 함께, 메드렉(MedRec)이라는 블록체인 기반 건강기록 공유시스템(blockchain-based system for sharing health records)의 개발을 완료하여, 올해 베스 이스라엘 디코니스 메디컬센터(BIDMC: Beth Israel Deaconess Medical Center)에서 시험가동에 들어갈 예정이다. 사용자는 메드렉을 통해 자신의 정보(핏빗과 같은 웨어러블 디바이스에서 나온 데이터 포함)를 건강기록에 입력하고, 임상의와 연구자들은 사용자의 승인 하에 그 데이터를 이용하여 맞춤치료법을 설계하게 된다.

"의사들이 수집하는 엄청난 양의 일상적 의료 데이터가 의학의 발달로 이어지려면, 궁극적으로 그 정보가 공유되고 분석되어야만 한다"라고 해들리 박사는 말했다. "우리는 사람들과 접촉하여 그들의 데이터에 대한 접근권을 허용 받아야 한다. 의학계에서는 데이터 가버넌스(data governance)를 향상시키는 기술 도입을 고려해야 하며, 블록체인은 지금 당장 사용할 수 있는 데이터 가버넌스 기술 중 하나다"라고 그는 덧붙였다.

※ 참고문헌
1. https://www.geneticsandsociety.org/biopolitical-times/personal-genomics-meets-blockchain
2. https://www.nature.com/news/the-future-of-cryptocurrencies-bitcoin-and-beyond-1.18447
3. https://www.nature.com/articles/d41586-017-08589-4
4. https://www.nature.com/articles/d41586-017-08589-4
5. https://www.nanalyze.com/2018/02/sell-your-dna-nebula-genomics/

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-018-02641-7


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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
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