C2i Genomics가 AWS를 기반으로 구축하여 암 치료를 혁신하는 방법

의료 및 생명과학(HCLS) Startup들은 인간의 건강을 전폭적으로 빠르게 개선하는 데 있어 영향력 있는 수단으로 기술을 활용할 수 있다는 것을 잘 압니다. 더 중요한 것은 HCLS Startup들이 이와 관련해 실제로 가시적인 성과를 실현하기 위해 노력하고 있다는 것입니다. 2019년에 설립된 C2i Genomics는 그러한 Startup 중 하나로, 암 모니터링을 개선하기 위한 전유전체 인텔리전스 플랫폼을 구축하고 있습니다.

C2i Genomics의 플랫폼은 인공 지능(AI) 및 기계 학습(ML) 솔루션으로 염기서열 유전체 데이터를 분석하여 간단한 혈액 검사로 암 환자의 종양 크기를 감지합니다. 암 감시 시스템은 유전체 수준에서 종양을 추적하여 환자의 암 치료 과정에 대한 포괄적인 인사이트를 제공합니다. 이 플랫폼은 영상 기술에 대한 의존도를 해소하고 암 검진 및 치료 권장 사항의 정확도를 높일 수 있습니다.

C2i Genomics의 공동 설립자이자 Chief Technology Officer(CTO)인 Boris Oklander는 이 접근법의 가장 큰 장점은 ‘고정밀 맞춤형 의료’가 가능하다는 점이라고 말합니다. “환자가 받는 치료는 임의의 프로토콜을 따르는 것이 아니라 환자의 특정 사례에 맞게 조정됩니다.”

AWS를 활용한 문제 극복

C2i Genomics 팀은 전유전체 기반 인텔리전스 플랫폼을 구축하면서 대규모 데이터 볼륨이라는 중대한 기술적 과제를 빠르게 발견했습니다. 환자로부터 채취한 각 혈액 샘플은 약 100GB에 달하는 파일로 변환됩니다. 암 진단 및 치료 과정 전반에 걸쳐 환자로부터 여러 샘플을 채취할 수 있습니다. 회사 규모가 커짐에 따라 데이터 양이 빠르게 늘어났고, C2i Genomics는 Startup임에도 불구하고 페타바이트 규모의 데이터를 다루기 시작했습니다. 이렇게 많은 데이터를 처리 및 분석에 사용할 수 있도록 하는 것은 어느 회사에게나 어려운 과제입니다.

게다가 C2i Genomics는 복잡한 법적 환경에 직면했습니다. 유전체 데이터는 전 세계적으로 프라이버시 보호법의 적용을 받는 민감한 자료이지만, 데이터 사용에 관한 구체적인 규정은 국가마다 다를 수 있습니다.

C2i Genomics는 Amazon Web Services(AWS)와 협력하여 이 복잡한 두 가지 요소에 대한 지원을 받았습니다. 이 같은 협력을 통해 C2i Genomics는 잠재적 문제를 효율적, 경제적으로 관리할 수 있게 되었으며, 이를 통해 회사는 전 세계 의료 서비스에 영향을 미칠 수 있게 되었습니다.

Boris는 “AWS 플랫폼 활용은 진정 성공의 핵심 요소였습니다”라고 말합니다.

성공 활성화

비즈니스를 빠르게 시작할 수 있도록 AWS는 AWS Activate 프로그램을 통해 C2i Genomics에 크레딧을 제공했습니다. Boris는 이러한 크레딧이 회사 초기 단계에서 없어서는 안 될 리소스였다고 말합니다. C2i Genomics는 초기 Startup의 입장에서 너무 비용이 높은 유전체 인텔리전스 플랫폼의 핵심 구성 요소인 데이터 저장 및 컴퓨팅 솔루션에 공을 들였습니다.

또한 AWS는 AstraZeneca 및 기타 여러 조직과 함께 진행하는 프로그램인 BeyondBio SCALE Startup 액셀러레이터 프로그램에 C2i Genomics를 참여시켰습니다. BeyondBio SCALE에 참여한 C2i Genomics는 의료 및 생명과학 분야의 리더들로부터 전문적인 지침을 제공받게 되었습니다. 이를 통해 팀은 클라우드 기반 의료 서비스의 개발 및 배포를 확대하는 프로세스, 데이터 프라이버시 및 규정 준수, 해당 분야의 신생 기업에게는 문제가 될 수 있는 일반적인 실수를 방지하는 방법에 대한 중요한 인사이트를 얻었습니다.

C2i Genomics 플랫폼에 대한 실사 과정을 거친 후, AstraZeneca는 자체 연구소에서 사용할 플랫폼을 선택했고, AWS는 이러한 관계를 공고히 했습니다.

비용 및 솔루션 최적화

선도적인 진단 솔루션을 만드는 작업에서는 초기 크레딧 지원이 있더라도 비용이 부담될 수 있습니다. Boris는 “이 같이 방대한 양의 유전체 데이터를 처리하는 데 드는 비용은 엄청납니다. 그리고 나쁜 경제 상황으로 인해 우리는 비용에 훨씬 더 민감해졌습니다”라고 말합니다.

비용을 더 효과적으로 관리하기 위해 C2i Genomics는 AWS의 Solutions Architect와 긴밀하게 협력하여 클라우드 최적화의 세 가지 주요 영역을 찾아내고 검토했습니다.

자동으로 스토리지 비용 최적화
최적화의 첫 번째 영역은 Amazon S3 Intelligent Tiering을 사용하는 것입니다. Amazon S3 Intelligent Tiering은 데이터를 모니터링하여 액세스 패턴의 변화를 모니터링하고 데이터를 가장 경제적인 액세스 계층으로 자동으로 이동합니다. 다양한 데이터 액세스 패턴을 가진 C2i Genomics와 같은 기업은 이를 통해 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

사용 사례에 맞는 AWS 솔루션 선택
다음으로 C2i Genomics와 AWS는 협력을 통해 사용 사례에 가장 효율적인 AWS 솔루션을 찾았습니다. C2i Genomics의 연구원들이 실험에 착수하고 알고리즘 결과를 더 빠르게 평가할 수 있도록 Amazon Managed Workflows for Apache Airflow(Amazon MWAA)를 구현했습니다. 또한 C2i Genomics는 더 효율적인 스토리지를 구현하기 위해 Amazon FSx for Lustre를 사용하기로 결정했습니다.

효율성을 극대화하는 과정에서 팀은 Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2)의 일부 온디맨드 인스턴스를 스팟 인스턴스로 이전하고 경우에 따라 C2i Genomics의 고유한 데이터 요구 사항에 맞게 조정된 솔루션을 구축해 비용을 최적화할 기회를 발견했습니다.

클라우드의 유전체 데이터 보안
세 번째 주요 최적화 과제는 C2i Genomics 플랫폼의 핵심인 클라우드 스토리지에 개인화된 유전체 데이터를 업로드하는 것과 관련이 있습니다. C2i Genomics는 고객이 복잡한 글로벌 규제 환경을 헤쳐나가면서 데이터를 책임 있게 처리하도록 보장해야 했습니다. Boris는 “이를 실현하려면 기술적 측면뿐만 아니라 법률 측면에서도 노력해야 했습니다. 여기서는 AWS 팀의 도움이 정말 중요했습니다”라고 말합니다.

C2i Genomics는 Amazon GuardDuty, AWS Config, AWS Systems Manager 및 서드 파티 솔루션을 도입하여 유전체학 플랫폼을 호스팅할 규제에 부합하는 환경을 구축하는 데 성공했습니다. 다른 방법을 사용하려면 클라우드를 통하지 않고 각 고객별로 온프레미스로 플랫폼을 배포해야 했습니다. 이는 비용이 많이 들고 확장이 불가능한 옵션이었습니다. C2i Genomics는 AWS 팀과의 협력을 통해 글로벌 진단 생태계에 대한 비전을 실현할 수 있었습니다.

Amazon Omics 사용

최근 제품 출시를 통해 AWS는 C2i Genomics의 이러한 노력을 지원할 수 있는 독보적인 입지를 확보하게 되었습니다. 2022년에 AWS는 의료 및 생명 과학 분야의 기업을 위해 특별히 설계된 서비스인 Amazon Omics를 출시했습니다. Omics는 유전체학을 비롯한 생물학적 데이터를 저장, 쿼리 및 분석할 수 있는 공간을 제공합니다. Omics는 이 모든 데이터를 하나의 접근 가능한 플랫폼으로 가져옴으로써 팀 간의 협업을 촉진하고 과학적 혁신을 가속화합니다.

C2i Genomics는 기술 스택에 Omics를 포함함으로써 유전체 데이터 스토리지 및 처리 인프라에 AWS를 사용할 수 있게 되었습니다. Omics는 방대한 양의 유전체 데이터에서 인사이트를 도출하는 데 필요한 워크로드를 별도로 처리하여 C2i Genomics에서 상당한 양의 엔지니어링 스트레스를 덜어주도록 개발되었습니다. C2i는 Omics를 온디맨드 서비스로 사용합니다. 필요에 따라 즉시 사용할 수 있지만, Startup 엔지니어들은 이 포괄적인 인프라 계층을 자체적으로 유지 관리하는 데 대해 걱정할 필요가 없습니다.

또한 Omics는 일반 데이터 보호 규정(GDPR)과 미국 건강 보험 양도 및 책임에 관한 법률(HIPAA)에 부합하므로, C2i Genomics가 규제 프레임워크가 아닌 암 진단 및 치료 문제를 해결하는 데 집중할 수 있습니다.

AWS의 잠재력 입증

C2i Genomics 플랫폼의 효과는 전 세계 의료 산업 전반에 파급된다면 암 진단의 의미를 바꾸어 놓을 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 보다 개인화된 치료와 더 나은 치료 결과로 이어질 수 있습니다. 의료 팀은 치료 전반에 걸쳐 환자의 진행 상황을 모니터링함으로써 적극적인 형태의 치료를 계속할지, 다른 형태로 전환할지, 더 이상 필요하지 않은 치료를 중단할지에 대해 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

Boris는 “AWS의 도움을 받아 임상 등급의 의료 디바이스까지 갖추게 되었습니다. 연구용으로 그치는 게 아니라 실제 환자에게 짧은 턴어라운드 시간을 제공할 수 있습니다”라고 말합니다.

마찬가지로, C2i Genomics의 플랫폼은 특정 형태의 치료를 통해 성공적으로 암이 제거되었는지 여부를 감지할 수 있는 기능을 제공합니다. 따라서 암이 얼마나 멀리 전이되었는지에 대한 정보가 부족하여, 예방 조치로서 장기 적출 수술을 시행해야 하는 경우를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

전 세계 모든 환자가 이러한 종류의 맞춤형 의료 서비스를 이용할 수 있도록 하는 것이 바로 C2i Genomics의 목표입니다. 적절한 장비를 갖춘 연구소라면 누구나 암 치료 분야에서 이러한 혁신 기술을 활용하여 단시간 내에 진단 검사 결과를 얻을 수 있도록 플랫폼을 확장하려고 계획 중입니다. 이 회사는 이를 위해서는 AWS와 긴밀한 협력을 통해 서비스를 설계하고 구현해야 한다는 사실을 잘 알고 있으며, Boris는 이를 기대하고 있습니다.

Boris는 “AWS 측에서는 우리가 암 치료를 혁신하려는 목표를 가지고 있다는 점을 알고 있습니다. AWS의 고급 클라우드 기반 기술을 활용하여 생명을 구할 수 있다는 것은 C2i Genomics만의 고유한 강점이라고 생각합니다”라고 말합니다.

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