암유전체 및 전장유전체 분야의 전문가가 만든 기업, “지놈인사이트”의 주영석 교수님

이번에 만나볼 기업은 교원창업 기업, 지놈인사이트의 주영석 교수님입니다.

지놈인사이트는 전장유전체 빅데이터 전문 기업으로 암유전체 및 전장유전체 분야에서 잘 알려진 주영석 KAIST 의과학대학원 교수님이 설립한 교원창업기업입니다. 신약 개발에 누구나 유전체 빅데이터를 실질적으로 활용할 수 있는 길을 열어가고 있는 지놈인사이트의 주영석 교수님을 지금부터 만나보겠습니다.

지놈인사이트에 대한 간단한 소개 부탁드립니다.

지놈인사이트는 유전체 빅데이터를 정밀하게 분석하고 해석하는 역량을 확장하여 암 및 희귀질환 환자의 개인별 정밀의료와 SMART 신약개발에 기여하고자 설립한 회사입니다. 2008년부터 저와 저희 팀이 개발해 온 전장유전체분석 (whole-genome sequencing; WGS) 데이터 해석기술 및 경험이 밑바탕이 되었습니다. 2020년 1월 설립되었으며 지금은 약 15명 정도의 사람들이 함께 일하고 있습니다.

전장유전체 분석과 데이터 해석기술을 바탕으로 시작된 지놈인사이트에 대해 더 궁금해집니다.

해당 기술로 창업을 하게 된 이유가 무엇인지 궁금합니다.

연구실 수준에서 볼 때, 저희의 기술은 세계 어디에 내어 놓아도 빠지지 않는다고 생각해 왔습니다. 2009년 제가 대학원생으로 참여하였던 한국인 전장유전체 해석 논문은 세계에서 다섯 번째 개인유전체 분석으로서 Nature에 실렸고, 2019년에는 KAIST 의과학대학원 실험실에서 폐암의 전장유전체를 해석하여 Cell에 논문을 내기도 하였습니다. 이 기술은 생명현상의 가장 근본 물질인 유전체를 한 번에 해석하기 때문에 의생명과학에 매우 큰 혁신을 불러올 수 있습니다. 하지만 병원과 산업현장에서 이 기술을 자유롭게 이용해 실제 product를 만들기 위해서는 조금 더 표준화되고 스케일 업 된 체계가 필요합니다. 연구실 수준에서의 역량으로는 양적인 수요 및 속도를 따라갈 수가 기 때문입니다. 병원이나 제약회사에서의 수요는 높지만, 이를 현실화할 수 있는 회사들은 세계적으로도 거의 없는 상황입니다. 이에 본격적으로 창업을 해 보고자 결심하였습니다.

의료계에서 전장유전체 데이터 기술이 구조변이, 암돌연변이 총량, 융합유전자, 복제수변이를 한꺼번에 검사할 수 있어서 유전체 분석의 완전형으로 여겨지고 있다고 들었습니다. 지놈인사이트의 전장유전체 연구가 실험실에서의 연구로 끝나지 않고 창업으로 이어져 더 많은 양의 데이터 분석이 가능하게 된 것 같습니다. 지놈인사이트의 전장유전체 연구로 여러 질병치료의 핵심이 되었으면 좋겠습니다.

연구를 하시다가 창업을 결심하게 된 계기가 있다면 무엇일까요?

유전체 분야에서 이용 가능한 데이터의 양이 폭발적으로 증가하고 있습니다. 의생명과학, 컴퓨터과학, 통계학의 융합이 필수적이며 동시에 빅데이터를 처리할 수 있는 큰 규모의 인프라도 필요합니다. 이러한 대규모 연구를 수행하기에 하나의 연구실은 역부족입니다. 학교 연구실의 역할이 핵심 기술의 개발이라면, 그것을 대규모로 운용하는 것은 대규모 센터나 회사가 될 수밖에 없습니다.

저는 우리의 기술이 향후 1-2년 사이에 의생명과학 전반에 광범위하게 응용될 수 있을 것으로 확신하고 있으며, 기술사업화를 위해 연구 및 기술개발에 필요한 역량을 구축하고자 합니다.

필요한 기술은 창업으로 이어지는 것이 많은 사람들이 그 기술을 활용할 수 있는 부분인 것 같습니다. 그러기에 기술사업화를 통해 창업의 증진이 필요하다고 생각합니다. 지놈인사이트같은 팀이 창업을 하는 환경이 조성되어야 할 것입니다.

전장유전체 데이터를 분석하면 유전체 데이터를 분석하는 것과 어떤 차이가 있으며 어떻게 활용될 수 있을까요?

전장유전체는 유전체의 ‘전체’를 한꺼번에 다루는, 유전체 기술의 최종 진화형입니다. 사실 유전체라는 단어에는 이미 ‘유전자 (Gene) 전체 (-ome)’의 의미가 있어서 ‘전장유전체’ 라는 말은 동어반복이긴 합니다. 뒤집어보면 현재 사용되는 ‘일반적인 유전체’, 즉 패널이나 엑솜 등의 기술은 부분적이며 실제로 ‘유전체’라고 말하기에는 부족하다는 것을 의미합니다.

패널이나 엑솜 기술은 우리 유전체의 일부분을 검사합니다. 규모에 따라 다르나, 패널은 0.01-0.1%, 엑솜은 1% 의 유전체를 검사할 수 있습니다. 반면 전장유전체 기술은 유전체 전체 (100%)를 한번에 분석하는 것입니다. 패널이나 엑솜에서 찾을 수 없었던 수많은 변이들을 더 찾아낼 수 있습니다. 현재 일반적으로 패널이나 엑솜 기술을 많이 사용하는 이유는 데이터 생산비용이 비싸고 빅데이터를 처리할 수 있는 기술이 없기 때문입니다. 이제 기술이 발전하면서 점점 더 전장유전체 데이터를 사용할 수 있는 시대가 되었습니다. 이렇게 찾아낸 변이는 각 환자마다의 암 발병 원인 돌연변이를 정밀하게 발굴하고, 이를 기반해 최적 약물을 제시할 수 있습니다. 많은 환자들에서 이러한 데이터를 누적하면 새로운 약물을 개발할 수 있는 기초 타겟 자료가 될 것입니다. 이러한 기술적 역량과 실제 빅데이터를 확보하고 응용하는 것이 우리 회사의 미션입니다.

현재까지 유전체 영역에서 주로 활용되는 기술은 패널과 엑솜 기술이 우세했는데 기존의 유전체 기술과 달리 전장유전체 기술은 유전체 기술의 최종단계로 볼 수 있을 것 같습니다. 교수님이 말씀하신 것처럼 전장유전체 기술로 여러 변이들을 발견할 수 있다면 다양한 질병에 관한 신약개발에도 가속화될 것으로 보입니다. 지놈인사이트팀은 전장유전체 기술을 해석하여 활용할 뿐 아니라 데이터를 축적하고 유전체 정보를 통해 의생명과학 분야에서 활용되었으면 바랍니다.

지난해 코로나19바이러스 관련 폐 세포를 파괴하는 과정에 대해 규명하는데 지놈인사이트의 어떤 기술이 도움이 되었고, 향후 그 기술이 활용될 수 있는 점은 무엇이 있을까요?

코로나19 바이러스 팬데믹은 누구도 예측하지 못한 인류의 불운입니다. 이러한 감염병을 해결하기 위해서는 의학, 바이러스 학, 면역학, 역학과 함께 유전체 분야의 융합연구가 필요합니다. 일례로 영국을 보면, 환자들의 유전체와 각각의 바이러스를 대규모로 유전체분석 하고 있습니다. 국가적인 규모로 샘플을 모아 유전체분석함으로써 코로나바이러스의 기원이나 변이바이러스의 생성 등 새로운 지식을 창출할 수 있지요. 우리나라는 방역은 세계적으로 성공하였지만, 안타깝게도 선도적인 연구를 하지는 못했습니다. 이에대한 국가적인 샘플 수집/전달/데이터생산 및 분석 체계가 갖추어지지 못했어요. 매우 안타까운 부분입니다.

저희 KAIST 연구실 및 지놈인사이트는 코로나19바이러스를 다른 각도에서 연구할 기회를 얻었습니다. 저희는 암 연구를 위해 인간의 폐세포를 실험실에서 키울 수 있는 모델 (오가노이드)을 확립하는 기술을 가지고 있었습니다. 저희가 시급한 사회 문제 해결에 어떻게 기여할 수 있을지 고민하다가, 문득 우리가 확보한 폐포 오가노이드에 코로나19바이러스를 감염시킬 수 있겠다는 생각이 들었습니다. 암 연구를 위해 확보한 자원을 감염병 연구에 사용하게 된 것이지요. 이를 바탕으로 인간 폐포 세포의 코로나19바이러스의 실험실 감염모델을 최초로 확립하고, 유전체기술을 이용해 이들을 추적하여 바이러스가 인간의 폐포 세포에 어떻게 감염되고 인간 세포들이 이에 어떻게 대응하는지 규명하였습니다. 이 연구를 위해 질병관리청, 서울대학교병원 및 영국 캠브리지 줄기세포 연구소에서 많은 도움을 주셨고 2020년 12월 Cell Stem Cell 학술지에 저희 연구를 게재할 수 있었습니다.우리의 기술은 향후 코로나바이러스 뿐만 아니라 다양한 감염질환의 감염기전을 분자 및 세포수준에서 규명해 내는 데 큰 역할을 할 것으로 전망합니다.

지놈인사이트의 기술은 전장유전체 연구 말고도 여러 분야에서도 드러나는 부분인 것 같습니다. 이번 코로나의 폐 세포 관련 결과도 지금까지 지놈인사이트에서 다양한 방면으로 연구를 지속하여왔기에 가능했던 일로 보여집니다. 계속해서 연구하여 코로나 치료제 뿐 아니라 감염병의 감염기전을 규명하여 팬데믹을 막으면 좋겠습니다.

의료 데이터 분야에 다양한 플랫폼들이 등장하는 가운데 지놈인사이트만의 경쟁력은 무엇일까요?

인간의 전장유전체데이터를 정밀하게 분석하고 해석하는 노하우, 인프라 및 인력을 가지고 있다는 것이 저희의 경쟁력이라고 생각합니다. 최고의 인력들이 모여 행복한 연구개발을 할 수 있도록 따뜻한 회사 환경을 만들고자 열심히 노력하고 있습니다. 우리나라뿐만 아니라 전 세계의 정밀의료를 위한 인프라를 우리가 구축하겠다는 목표 하에 앞으로 전진하겠습니다.

지놈인사이트만의 기술이 역시 핵심인 것 같습니다. 그럼에도 전장유전체의 분석 및 해석 기술을 할 수 있는 인력이 제일 중요한 부분인 것 같습니다. 인력과 함께 지놈인사이트의 인프라 구축을 통해 데이터 축적이 되고 기술을 더 발전시킬 수 있는 것으로 보입니다. 전장유전체 기술로 정밀의료 시스템이 구축되어 여러 치료제 개발에 도움이 되면 좋겠습니다.

교원창업을 하면서 느낀 어려움과 극복한 방법은 어떤 것이 있을까요?

학교의 교수로서 실험실을, 회사의 대표로서 회사를 함께 이끌고 나가야 한다는 것이 가장 큰 어려움입니다. 극복할 수 없는 어려움일지도 모르겠습니다. 회사를 운영한다고 실험실에 소홀해서도 곤란하고, 실험실 연구를 하느라 회사에 신경을 못 써도 안 되겠지요. 저에게 주어진 시간이나 체력은 유한하기 때문에 어려움이 많습니다. 다행히 유능한 학생들과 회사 직원들이 이해해 주시고 많이 도와주신 덕분에 조금씩 앞으로 나아가고 있습니다.

저는 이전에 회사를 운영한 적은 없기 때문에 창업 환경에 적응하는 것도 하나의 어려움이었습니다. 투자자를 만나서 짧은 시간에 저희 기술의 장점과 확장성을 설득하는 것은 논문을 내는 것 보다 더 어려운 과정이었습니다. 여러 지인들이 도와주시고 행운이 따른 덕분에 좋은 투자자를 만날 수 있었다고 생각합니다.

무엇보다 건강이 중요합니다. 연구도, 후학양성도 모두 잘하기 위해서는 교수님의 건강을 우선시 하시며 일의 적당한 분배가 필요할 것 같습니다. 창업은 쉽지는 않지만 팀원들과 하나가 되어 나간다면 어려움을 헤쳐나갈 수 있을 것이라고 생각합니다.

교원창업 활성화를 위해서 보완되어야 할 점이 있다면 무엇이 있을까요?

KAIST에서 교원창업을 매우 활성화하고 있는 것은 매우 고무적인 일이라고 생각합니다. KAIST의 교수님들은 한분 한분이 세계 최고 수준의 기술력을 가진 전문가이고 이러한 기술은 모두 창업으로 이어질 수 있는 씨앗입니다. 하지만 창업을 위해서는 연구력과 별개의 다른 업무들을 직면하여 해결해야만 합니다. 학교의 창업심의승인 후 회사설립부터, 공간마련, 투자유치, 인력확보 등등 익숙하지 않은 일들을 하게 됩니다. 물론 현재 창업원에서도 많은 도움을 주시고 있기는 하지만, 이러한 부분들에서 더 많은 지원을 해 주시면 좋겠습니다.

행정적인 지원뿐 아니라 조금 더 확대된 교원창업지원이 필요한 부분인 것 같습니다. 현재로는 인력의 문제도 있고 교원창업 시스템을 만들어가는 과정 중에 있기에 시행착오를 겪고 있는 것 같습니다. 교원창업이 활성화될수록 고려해야 할 부분임은 분명한 것 같습니다.

최종적으로 지놈인사이트와 주영석 교수님이 이루고 싶은 목표 및 비전은 무엇인가요?

앞서 말씀 드린 대로 세계 수준의 유전체 연구개발을 하기 위해서는 대규모 인프라 및 전문인력, 그리고 연구-산업생태계가 구축되어야 합니다. 영국의 캠브리지나 미국의 보스턴은 이러한 생태계가 잘 구축된 도시라고 할 수 있겠습니다. 저는 이러한 환경이 우리나라에도 구축될 수 있기를 바랍니다. 저도 회사에서 그리고 학교에서 이러한 환경을 구축하는 데 일조할 수 있도록 노력할 것입니다. 이를 바탕으로, 유전체(genome)를 통해 의생명과학의 신비를 밝힐 수 있는 통찰력(insight) 을 줄 수 있는 회사, 그리고 연구자가 될 수 있도록 하겠습니다.

지놈인사이트는 전장유전체 분석 및 유전체 데이터 해석을 통해 실질적으로 활용할 수 있는 인프라를 구축해나가고 있습니다. 주영석 교수님과 지놈인사이트의 전장유전체 기술은 그 어느 곳보다 기술력이 있고 변이를 연구하는 데 있어 효과적으로 보입니다. 지난 시간동안 연구해 온 성과들이 결과로 나타나고 있고 데이터를 활용하여 빠른 시일 내에 정밀의료 시스템을 구축할 수 있을 것이라고 생각합니다. 지놈인사이트의 기술이 만들어 갈 의학계의 혁신과 신약개발을 기대합니다.

지금까지 지놈인사이트의 주영석 교수님을 만나보았습니다.