[칼럼] 멀티오믹스(Mult-omics)

선생님이 들려주는 과학 이야기

최종석 청주 각리중학교 교감

학생을 이해할 때 한 가지 요소만 집중적으로 강조하는 것은 문제가 크다. 학생은 복합적인 유기체이며 다양한 요인에 의한 지속적이고 연속적인 상호작용의 결과로 나타나기 때문이다. 즐거운 얼굴로 운동장에서 놀고 있는 학생은 그 자체로 인간 몸속의 수많은 화학 반응이 만들어낸 결과이자 끊임없이 변화하는 능동적인 존재다.

우리 몸에서 일어나는 각종 질병 역시 단순히 한두 가지 원인에 의해 발생하는 것이 아니다. 여러 가지 요인이 종합적으로 맞물린 결과다. 암이 발생했을 때 이를 제거하기 위해 다각적인 치료를 병행하는 것도 이 때문이다. 단편적인 방법만으로는 질병을 완벽히 해결할 수 없다. 이때 멀티오믹스(Multi-omics)를 활용하면 치료 가능성을 획기적으로 높일 수 있다.

주요 멀티오믹스는 유전체학, 전사체학, 단백질체학, 대사체학, 마이크로바이옴, 후성유전체학 등을 포함한다. DNA를 분석하고 이것이 단백질로 만들어져 활동하는 전 과정을 총체적으로 이해하고 있으면 많은 문제를 해결할 수 있다. 세포의 대사 과정에서 어떤 임상적 변화가 일어났는지를 마치 도미노처럼 한눈에 추적할 수 있기 때문이다. 즉, 다양한 오믹스 데이터를 통합하여 생명현상을 분자 수준에서 포괄적으로 이해하는 선진 연구 방법이다.

주요 활용 분야는 다음과 같다. 첫째, 환자 개개인의 멀티오믹스 프로파일을 분석하여 똑같은 암 환자라도 가장 효과가 좋은 구체적인 항암제를 찾아내는 맞춤형 치료가 가능해진다. 둘째, 질병을 유발하는 정확한 분자 표적(Target)을 발굴하고 약물이 체내에서 어떻게 대사되는지 예측하여 신약 개발 성공률을 높인다. 셋째, 질병이 겉으로 드러나기 전 분자 수준에서 일어나는 미세한 변화(바이오마커)를 감지하여 췌장암이나 알츠하이머 같은 난치성 질환을 조기에 발견할 수 있다.

멀티오믹스는 많은 문제를 해결할 수 있음에도 엄청난 양의 이종(異種) 데이터를 통합하고 분석해야 하므로 이를 처리할 고성능 AI 알고리즘과 생물정보학 기술이 필수적이다. 또한 여러 오믹스 분석을 동시에 진행해야 하므로 아직은 비용 부담이 크다는 과제가 있다. 그럼에도 멀티오믹스란 생명체를 DNA라는 하나의 단면이 아닌 입체적인 생물학적 시스템으로 바라보게 해주는 현대 생명과학의 핵심 기술이다. 현재 우리나라의 여러 연구소에서도 관련 연구가 활발히 진행 중이다.

최근 온 나라가 학교 안전에 많은 신경을 쓰고 있고 교육청에서도 새로운 안전국을 구축하고 있다. 이 지점에서 각 부서에 흩어져 있던 학생 안전 관련 사업과 데이터를 총체적으로 연계하여 좀 더 촘촘하고 세밀하게 조직하고 정리하여 제공한다면 더욱 안전한 학교가 만들어질 수 있다. 참으로 시의적절한 생각이다. 학교의 교사와 학생은 다각적인 요인에 의해 안전을 위협받고 있다. 각각의 나무만 치료하는 것도 중요하지만 지속가능하고 건강한 숲을 만드는 전인적 접근이 필요한 이유가 여기에 있다. 이를 통해 ‘맞춤형 학교 안전 교육’이 이루어질 수 있으며, 멀티오믹스 역시 이와 기본 원리는 비슷하다.

멀티오믹스는 지금도 계속 연구되고 있으며 막대한 경제적 부가가치를 창출하기에 선진국의 연구소와 대형 제약회사들이 특히 집중하고 있다. 앞으로 AI를 적극적으로 이용한다면 멀티오믹스의 발전은 더욱 증대될 것이며 완벽한 맞춤형 치료가 실현될 것이다. 이는 결국 질병으로 인하여 학교에서 즐겁게 활동하지 못하는 학생들에게 건강한 삶과 새로운 세상을 열어줄 것이다.

최종석 청주 각리중학교 교감