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빅스터의 최근 활동

'컨소시엄 블록체인' 기반 유전체 플랫폼 개발"

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작성자 관리자 작성일18-11-02 08:39 조회335회

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마크로젠과 공동 프로젝트,,내년 하반기 유전체 빅데이터 유통 플랫폼 '지노체인' 시범 서비스 출시


올해 7월 GSK는 소비자 유전자 정보분석업체인 23andMe에 3억달러를 투자하고 4년간 유전정보에 대한 독점적 권한을 갖는 계약을 체결했다. 개인 유전체 데이터를 신약개발에 활용하기 위한 빅파마의 가열된 움직임을 보여준 빅 딜이었다. 동시에 대규모 개인 유전정보의 가치에 대해서도 가늠할 수 있었다. 그런데 눈여겨 볼 부분은 개인의 동의하에 유전형 및 표현형 데이터를 제약사에 팔긴 하지만, 그 이익이 개인에게 돌아오지 않는다는 것이다. 이런 한계를 극복하기 위해 최근 개인 유전체 정보 소유권과 데이터 보안성을 높인 ‘블록체인(Blockchain) 기술’을 이용하는 회사들이 등장하고 있는 이유다.

국내 빅데이터 및 블록체인 플랫폼 전문기업 빅스터(Bigster)는 지난 8월 유전체 분석기업 마크로젠과 함께 ‘블록체인 기반 유전체 빅데이터 유통 플랫폼’ 구축에 나선다고 발표했다.

이현종 빅스터 대표는 바이오스펙테이터와의 만남에서 “개인의 유전체 정보 가치를 극대화하기 위해 국내 최초로 유전체 빅데이터 유통 과정에 블록체인 기술을 접목시켰다. 빅스터는 자체 개발한 개인키 이중암복호화 기술로 안전하게 데이터 유통이 가능한 능동적인 공유 플랫폼 ‘지노체인(Geno chain)’을 구축할 계획”이라고 전했다.

 

빅스터는 제약회사, 연구소, 병원, 유전체 분석기업 등 제한된 기관만 네트워크에 참여할 수 있도록 참여자격과 접근권한에 제한을 뒀다. 누구나 참여할 수 있는 퍼블릭 블록체인이 아니라 프라이빗한 ‘컨소시엄 블록체인’ 형태로 제한된 네트워크에서 개인 유전체 정보 유통에 보안성을 강화한다는 전략이다.

빅스터는 최근 지노체인에 적용할 자체 블록체인 메인넷 플랫폼인 ‘보울레저(Bowledger)’ 1.0 버전을 출시했다(http://www.bowledger.com). 암호화폐 공개(ICO)는 2019년 하반기에 진행할 계획이다.

 

◇ 개인 유전체 정보 가치↑ but 데이터 주권, 보안, 개인정보보호는?

신약개발에서 유전체 정보의 기대 활용은 GSK와 23andMe 협력 사례에서 엿볼 수 있다. 23andMe는 고객이 타액을 택배로 보내면 외향, BRCA 유전자 3종변이 등 특정 질병 취약 유전자를 확인할 수 있는 검사 분석 서비스를 제공한다. 현재까지 23andMe를 이용한 고객은 전세계 500만명 이상이다. 주목할 부분은 그 중 약 80%가 자신의 데이터를 연구에 참여하고 공유하는데 동의했다는 사실이다. 대규모 유전체, 표현형 데이터를 가진 23andMe가 GSK와 빅규모 딜을 성사할 수 있었던 이유다.

23andMe의 데이터는 유전변이와 관련된 신약 타깃 발굴, 치료 반응을 보이는 환자선별, 임상시험 환자모집 등 신약개발과 임상시험을 가속화하는데 활용될 것으로 기대된다. 특히 GSK는 파킨슨병 신약 후보물질 LRRK2 inhibitor 개발에 23andMe의 데이터를 다양한 방식으로 적용할 것이라고 밝혔다.

유전정보가 제약회사에 중요한 자원이 되면서 게놈분석 시장을 창출하기 위한 경쟁도 촉발되고 있지만, 데이터 주권 및 데이터 보안, 개인정보보호에 대한 우려도 점점 커지고 있다. 이를 해결하기 위해 데이터 보안과 신뢰성을 보장하는 블록체인을 이용해 중요한 개인 유전체 정보를 공유하고, 개인이 보상받는 시스템을 개발한다는 회사들이 나타났다.

게놈분석 대가인 조지 처치(George Church) 하버드의대 교수가 창업한 네불라 지노믹스(Nebula Genomics)를 비롯, EncrypGen, LunaDNA, Zenome 등이 블록체인 기술에 눈을 돌렸다. 유전체 데이터를 공유하는 암호화된 플랫폼에서 연구자가 유전체 정보에 쉽게 접근하고, 데이터를 제공한 개인은 토큰으로 보상받는 형태다.

그 중 네불라 지노믹스는 개인의 게놈을 1000달러 미만으로 시퀀싱하고 결과 분석을 제공한다. 기존 게놈 시퀀싱 서비스 회사와 다른 점은 블록체인 기술을 사용해 개인정보를 보호하고 데이터 활용을 개인이 직접 통제할 수 있다는 것이다. 또한 유전체 분석회사인 Veritas와 파트너십을 체결해 전장유전체시퀀싱(WGS) 및 전장엑솜시퀀싱(WES)까지 제공해 제약사에서도 데이터를 유용하게 활용할 수 있도록 한다는 계획이다. 이러한 컨셉으로 설립 1년 후인 지난 8월 30만달러의 첫 투자를 유치했다. 현재 12개 제약사와 제휴관계를 협의 중이다.

네불라 지노믹스는 블록체인 플랫폼에서는 유전정보 이용현황이 투명하게 제공하기 때문에 개인은 원하는 곳에 데이터를 판매할 수 있는 데이터 통제권을 가진다. 데이터 거래시 개인은 네블라 토큰(Nebular Token)으로 보상받는다. 23andMe, Helix, Ancestry 등 기존 유전체분석회사가 개인의 허가를 받아 유전정보를 판매하지만 개인의 이익을 공유하지 않는다는 점에서 차별화된 부분이다.

백서에서 “네불라 모델은 데이터 소유자와 데이터 구매자 사이의 중개자로서 개인 유전체 서비스회사를 제거한다”고 밝혔다. P2P(peer to peer) 네트워크로 데이터 제공자와 구매자를 직접 연결하는 역할을 한다는 의미다.

이현종 대표는 “개인 유전체 정보는 제대로 활용된다면 신약개발, 맞춤 정밀의학 등 바이오 헬스케어 산업에 유용할 것이다. 그러나 개인정보보호법 때문에 현재 제대로 활용되지 못하는 상황”이라며 “공급자와 수요자가 손쉽게 바이오 헬스케어 정보가 암호화된 데이터를 접근, 공유, 거래할 수 있도록 기술적인 방안 모색이 필요하다. 블록체인 기술은 데이터 투명성, 신뢰성, 보안성을 보장하면서 개인들의 개인정보 제공 참여를 증가시킬 것”이라고 기대했다.

 

◇ 빅스터, "컨소시엄 블록체인 기반 ‘유전체 유통 플랫폼’ 개발"

빅스터는 마크로젠과 국내에서 처음으로 유전체 분석에 블록체인 기술을 접목시켰다. 블록체인 기반 유전체 빅데이터 유통 플랫폼 ‘지노체인(Geno chain)’을 개발한다는 목표다.

블록체인(Block chain)은 중앙 서버가 아닌 분산된 P2P(peer to peer) 네트워크에 정보를 기록하고 공동 관리하는 기술을 말한다. 특정 데이터가 담긴 블록(Block)이 연결(chain)된 형태로 데이터의 임의적인 수정이나 해킹이 거의 불가능하다.

그동안 유전체 정보는 활용가치가 높음에도 개인의 생물학적 특성이 담겨있기 때문에 공유와 활용이 쉽지 않았다. 이 대표는 “빅스터는 개인정보 이중암복호화 특허 기술을 바탕으로 안전하게 유전정보를 유통하고 보상체계가 이뤄질 수 있는 블록체인 공유 플랫폼을 구축할 계획”이라며 “마크로젠은 국내 1위 유전체 분석기업으로 유전체 제공 및 저장방법 등 데이터 표준안 가이드라인을 제시할 것”이라고 밝혔다.

 

▲지노체인의 개념도 (그림: 빅스터 제공)

▲지노체인의 개념도 (그림: 빅스터 제공)

 

빅스터와 마크로젠은 블록 생산자(Block Producer, BP)에 제한을 둔 ‘컨소시엄 블록체인(Consortium Blockchain)' 기술을 이용한다. 사전 협약을 통해 접근권한을 부여받은 제약회사, 연구소, 병원, 유전체 분석기업만 참여할 수 있도록 제한된 네트워크다. 네불라 지노믹스가 누구나 이용 가능하도록 사용하는 ’퍼블릭 블록체인(Public Blockchain)‘ 기술과 다른 개념이다.

이 대표는 “개인정보보호가 필요한 유전체 정보를 유통하는데 불특정 다수가 참여하는 퍼블릭 블록체인 보다 프라이빗 블록체인이 적합하다고 생각했다. 개인이 참여하는 퍼블릿넷은 동형암호 기술을 구현해야 하는데 이는 현재로서는 매우 어렵기 때문에 언제 기술이 완성될지 모른다”며 “현실적으로 구현 가능하도록 하기 위해 20~30대의 BP 컨소시엄 네트워크를 구성할 계획”이라고 설명했다. 블록체인 기반의 데이터 유통 기술은 아직 연구 시작단계임을 고려한 현실적인 방안이다.

유전체 정보를 유통하기 위해서는 해킹, 보안위험, 건강정보 프라이버시 침해위험 등에 안전하게 보호될 수 있도록 고도화된 암호화와 비식별화 조치가 요구된다. 빅스터는 개인정보 보안을 강화하기 위해 개인키 이중암복호화 방식을 사용한다.

그는 “일반적으로 개인정보(주민번호, 전화번호, 환자번호, 고객번호 등)와 유전체 정보(유전형, 표현형)에 단방향 해시(hash) 암호값으로 식별키를 부여해 블록체인에 저장하지만 이마저도 사실 불안하다. 우리는 공급자와 수요자에 1차 공개키와 2차 대칭키를 부여함으로써 복호화가 가능한 이중 암복호화 기술을 적용했다”고 강조했다. 보안성 높은 바이오 헬스케어 빅데이터 유통을 위해 이중 암복호화된 데이터 중개 플랫폼을 구현한다는 기술측면의 설명이다.

이번 플랫폼 구축에 빅스터는 공개키, 대칭키 기반의 암중암복호화 방식 특허를 사용한다. 마크로젠은 복수 블록체인에 기반을 둔 생명정보 데이터 제공방법, 생명정보 데이터 저장 방법 및 생명정보 데이터 전송 시스템 특허를 함께 적용한다.

빅스터의 컨소시엄 블록체인에서 제약사, 병원, 유전체 분석기업 등 기관만 참여할 수 있지만 ‘개인이 데이터 통제권을 가진다’는 원칙은 그대로 적용된다. 개인은 앱을 통해 데이터의 이용을 추적할 수 있으며, 조회, 권한 설정, 보상 설정이 가능하다. 즉 참여기관에 개인의 데이터 권한을 위임하거나 직접 통제하는 형태다.

이 대표는 “개인이 데이터 설정 권한을 가지므로 기관에 권리를 위임하는 ‘위임지분증명(Delegated Proof of Stake, DPoS)’과 비슷한 합의 알고리즘을 도입했다. 현실적인 기술 수준을 고려했을 때 DPoS 방식의 컨소시엄 블록체인 형태가 더 바람직하다고 판단했다”고 말했다. DPoS는 기존 전체 네트워크에 합의를 도출하는 것이 아닌 선출된 대표 BP끼리 합의 과정에 참여하는 방식이므로 트랜잭션 처리 속도가 빠르다.

 

◇ '지노체인' 프로세스 및 차별성..“DTC+임상, 표준화 가이드제시 등”

블록체인은 데이터 투명성과 신뢰도를 보장해 준다. 데이터 신뢰성이 확보되지 않으면 제약사, 분석기관, 병원에서 데이터를 활용하기 힘들기 때문이다. 블록체인 기술에서는 데이터의 이동을 투명하게 추적할 수 있기 때문에 신뢰를 바탕으로 데이터를 유통할 수 있다. 개인도 데이터 권한을 위임한 후 원하는 곳에서 데이터를 활용하고 있는지 수시로 확인할 수 있다.

이번 프로젝트에서 유전체, 표현형 데이터 생산, 공유, 유통을 위해 설계한 프로세스는 다음과 같다. 먼저 개인 및 의료기관, 업체 등에서 유전체 데이터, DTC, 설문조사 등의 유전정보 샘플을 업로드한다. 수집된 데이터의 기준 값을 정의하고 표준화 데이터 저장소에 올린다. 표준화된 유전자 데이터 셋은 접근 권한을 설정하고 대칭키/공개키 암복호화로 고유 식별 값을 생성한다. 암호화된 데이터는 블록체인 네트워크에서 다양한 수요에 따라 유통된다. 수요자는 공급자에게 포인트 또는 암호화폐로 보상한다. 블록체인 기반으로 유전체 데이터 중개 플랫폼이 탄생하는 것이다.

 

▲빅스터와 마크로젠의 블록체인 기반 유전체 빅데이터 유통 플랫폼

▲빅스터와 마크로젠의 블록체인 기반 유전체 빅데이터 유통 플랫폼 '지노체인(Geno Chain)'의 특징 (표: 빅스터 제공)

 

 

빅스터는 어떤 유전체 데이터를 포함할까? 빅스터는 보다 정확한 표현형 데이터를 확보하기 위해 임상정보와 DTC 데이터를 모두 적용하는 방향으로 확대할 계획이다. 그는 “네불라 지노믹스의 경우 일반 특징(키, 몸무게, 성별), 질병, 약물 반응 등 표현형 정보를 설문조사를 통해 얻는다. 그러나 설문조사로 표현형을 확인하는데 한계가 있다”며 “결국 임상 데이터가 필요하다. 우리는 전자의무기록(EMR)이 연계된 설문조사 방식으로 향후 임상 빅데이터를 유통할 수 있도록 하겠다”고 밝혔다.

그는 “임상 데이터와 유전체 데이터를 모두 활용해 향후 맞춤형 신약개발에도 적극 활용 될수 있기를 바란다”고 기대했다. 그는 빅스터와 마크로젠의 유전체 빅데이터 유통 플랫폼에서는 데이터의 융합 연계가 가능하다고 덧붙였다.

그렇다면 데이터 유통 이전에 걸림돌이 되는 데이터 표준화 문제는 어떻게 해결할까? 빅스터와 마크로젠은 국제 표준안을 고려해 형식이 다른 유전체, 표현형 데이터를 공유, 거래하도록 데이터 표준안 가이드라인을 제시할 계획이다. 공개키 암호화를 적용해 데이터 접근 권한도 설정하는 방식으로 데이터 전송 기술을 개발하고 있다.

빅스터는 유통 플랫폼 활성화를 위한 방안도 마련할 계획이다. 개인에게 토큰 이외의 보상체계를 제공해 (직접/위임)동의하는 참여 수를 늘리려는 것이다. 빅스터와 마크로젠은 이번 프로젝트에서 소비자 직접 의뢰 유전자검사(DTC) 항목에 포함된 분석 서비스도 앱을 통해 받을 수 있도록 할 계획이다. 다만 국내에서는 DTC 검사 범위가 12개 항목, 46개 유전자 검사로 상당히 제한돼 있다. 당뇨, 고혈압 등 157개 항목으로 확대하는 것으로 추진해 왔으나 지난 8월 ‘DTC 유전자검사 제도개선’ 상정안이 폐기되며 원점으로 돌아갔다.

이 대표는 “지노체인은 네불라 지노믹스와 비교했을 때 기술적, 데이터, 경제적 측면에서 우위성을 가진다. 기술적인 부분에서는 이중암복호화 기술을 이용한 컨소시엄 블록체인을 구축해 단기적으로 구현 가능하도록 설계했다. 제한된 네트워크이므로 처리 속도도 증가한다. 데이터는 임상과 DTC 데이터를 융합해 환자 및 개인 위주의 암 맞춤치료가 가능할 것이다. 마지막으로 지노체인 모델의 분석결과를 추가 활용할 수 있도록 해 경제적인 이점도 있다”고 강조했다.

 

 

 

빅스터는 최근 오픈소스 기반 프라이빗 블록체인 플랫폼을 최적화한 자체 블록체인 솔루션 ‘보울레저(Bowledger)' 1.0을 출시했다. 보울레저는 블록체인 시스템의 기본적인 엔진에 해당하는 메인넷으로 향후 블록체인 시스템 구축을 희망하는 업체에게 큰 도움이 될 것으로 회사 측은 기대하고 있다. 이를 기반으로 내년 하반기에는 유전체 빅데이터 유통, 보상 플랫폼 '지노체인'의 시범 서비스를 출시한다는 목표다.

마지막으로 이 대표는 “헬스케어 빅데이터를 자유롭게 유통할 수 있는 데이터 유통 공유 데이터베이스(DB) 생태계를 만들 것이다. 유전체 데이터가 진정 가치있는 곳에서 활용될 수 있기를 기대한다”고 전했다.

 

 

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