인텔, 빅데이터 웨어러블 기술 활용해 파킨슨병 치료 연구 협력

인텔은 ‘마이클 J. 폭스 파킨슨병 연구재단(Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research: MJFF)’과 함께 전 세계에서 신경퇴행성 뇌 질환 중 알츠하이머병 다음으로 높은 유병률을 보이고 있는 파킨슨병의 연구 및 치료 향상을 위한 협력을 발표했다.

마이클 J. 폭스 재단 대표이사인 토드 쉬어러(Todd Sherer) 박사는 “1817년 제임스 파킨슨 박사가 파킨슨병을 처음 정의한지 약 200년이 지났지만 우리는 여전히 그때와 다름없는 주관적인 방법으로 파킨슨병을 진단하고 있다”고 말했다.

또한, “데이터 과학, 웨어러블 컴퓨팅, 기타 소스에서 수집되는 데이터 등에는 환자의 실제 질병 경험을 포착하고 객관적으로 측정하는 우리의 능력을 변화시킬 수 있는 잠재력이 있다. 이는 파킨슨병 치료제 개발, 진단 및 치료에 전례 없는 영향을 미칠 것이다”라고 밝혔다.

인텔 데이터센터 그룹 수석부사장 겸 총괄인 다이앤 브라이언트(Diane Bryant)는 “파킨슨병은 증상이 매우 변동적이어서 병의 진행을 모니터링하기가 특히 어렵다“며 “신기술은 파킨슨병 측정의 새로운 패러다임을 제시할 뿐 아니라, 의료계에 더 많은 데이터를 제공해 현재 밝혀지지 않은 질병 특성을 파악하고 새로운 연구 분야로 이끌 것이다”라고 설명했다.

거의 20년 동안 연구자들은 파킨슨병 병리학에서 보다 정교한 세포 프로파일을 작성하기 위해 첨단 유전체학과 단백질 유전 정보학 기술을 발전시켜 왔다. 데이터 수집 및 분석의 발달은 풍부한 분자 데이터를 질병의 객관적 임상 특징과 연결함으로써 신약 개발의 새로운 기회를 가져왔다.

연구자들은 수천 명의 개인으로부터 굼뜬 움직임, 떨림, 수면의 질 등 측정 가능한 파킨슨병의 특징과 관련된 데이터를 수집, 분석함으로써 파킨슨병의 임상 진행을 보다 잘 파악하고 분자 변화와의 상관 관계를 추적할 수 있다. 웨어러블 기기는 객관적, 선험적 데이터를 1년 365일, 하루 24시간 동안 실시간으로 수집 및 전송할 수 있다.

연구자들은 매우 제한된 개수의 데이터와 산발적으로 수집된 다량의 수기 환자일지 대신, 이 같은 접근법을 통해 수천 명의 방대한 환자 기록을 초당 수백 건씩 분석하고 임계 데이터양을 얻을 수 있게 됐다. 이는 패턴 포착과 새로운 발견을 가능하게 한다.

인텔과 마이클 J. 폭스 파킨슨병 연구재단은 올해 초 참가자들이 동의한 생리적 특징을 추적하는 웨어러블 기기와, 데이터 수집 및 분석용 빅데이터 분석 플랫폼의 사용성과 정확성을 평가하는 연구를 시작했다. 참가자들(파킨슨병 환자 16명과 통제 집단 9명)은 4일에 걸쳐 병원을 두 차례 방문했고 집에서도 계속 기기를 착용했다.

연구에 참여한 파킨슨병 환자인 브렛 파커(Bret Parker, 46세, 뉴욕 거주)는 “많은 의사가 담당 환자에게 파킨슨병 일지를 기록하라고 지시한다”며 “그런 면에서 나는 말을 잘 듣는 환자가 아니다. 나는 내 병에 관심을 갖지만 그렇다고 항상 증상만 들여다보고 있을 수는 없기 때문이다”고 말했다. 하지만 “웨어러블 기기는 내가 따로 신경 쓰지 않아도 대신 모니터링을 해주며, 이 연구는 내가 치료법 개발 과정에 주도적인 역할을 할 수 있도록 만들어 준다”고 설명했다.

인텔의 데이터 과학자들은 현재 수집된 데이터를 임상적 관찰 및 환자 일지와 연계해 기기의 정확도를 측정하고 증상 및 질병 경과를 측정하는 알고리즘을 개발하고 있다.

올해 말 인텔과 마이클 J. 폭스 파킨슨병 연구재단은 환자들이 자신의 상태와 약물 복용량을 보고할 수 있는 새로운 모바일 애플리케이션을 출시할 계획이다. 이는 다음 단계 연구 중 일부로, 의료 연구자들이 웨어러블 기기가 수집한 센서 데이터에서 탐지한 변화를 통해 약물이 운동 증상에 미치는 영향을 탐구할 수 있다.

환자별로 초당 300개 항목 이상의 관찰 데이터 분석을 위해, 인텔은 데이터 수집, 보관 관리용 오픈 소스 소프트웨어 플랫폼인 Cloudera CDH* 등 여러 개의 소프트웨어 컴포넌트를 결합해 빅데이터 분석 플랫폼을 개발했다.

이 데이터 플랫폼은 인텔 아키텍처에 최적화된 클라우드 인프라에 구축돼, 과학자들이 기반 컴퓨팅 기술이 아닌 연구에 집중할 수 있도록 돕는다. 또 인텔이 개발한 실시간 데이터 처리 및 변화 탐지용 분석 애플리케이션을 지원한다. 센서 및 기타 데이터에서 변칙과 변화를 탐지해 질병 경과의 객관적 측정 방법도 연구자들에게 제공한다.

조만간 이 플랫폼은 환자, 게놈, 임상시험 등 다른 유형의 데이터도 저장할 수 있게 된다. 또한 기계 학습과 그래프 분석 같은 다른 첨단 기술도 지원해 연구자들이 질병 증세 변화 감지에 사용할 수 있는 보다 정확한 예상 모델을 구현한다. 이러한 발전적 성과는 파킨슨병의 본질에 대해 전례없는 통찰을 제공함으로써, 과학자의 신약효과 측정을 돕고 의사의 예후 판단을 돕는다.

인텔과 마이클 J. 폭스 파킨슨병 연구재단은 데이터를 오픈함으로써 진척도 제고에 노력하기로 합의했다. 두 조직은 의사와 연구자들로 구성된 범 파킨슨병 공동체와 데이터를 공유하고, 분석을 위한 환자 및 피험자의 익명 데이터를 요청했다. 또한 익명 환자 데이터를 광범위한 대규모 연구에 기증할 수도 있다.

재단은 LRRK2 유전자 내 파킨슨병과 연관된 돌연변이 보유자로부터 수집한 정보 등 과거 후원했던 연구의 익명 데이터와 생체 표본을 검증된 연구자들에게 제공한 바 있다. 또 재단의 획기적 생체지표 연구인 파킨슨병 진행 표지자 프로젝트(Parkinson’s Progression Markers Initiative: PPMI)에서 얻은 자료를 2010년 프로젝트 시작 이래 공개해 왔다. 전 세계 파킨슨병 과학자들은 현재까지 PPMI 데이터를 235,000차례 다운로드 했다.