국내 연구진이 최초로 자체 개발한 슈퍼컴퓨터로 유전체 분석을 위한 전 과정을 실행해 향후 전개될 개인 맞춤형 의료시대에 바짝 다가서게 되었다.

ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 지난 2011년 자체 개발한 슈퍼컴퓨터 ‘마하(MAHA)'를 이용, 암환자를 포함, 개인별 병적 특이성을 구별해 내는 작업에 시동을 걸었다고 11일 밝혔다.

ETRI는 기존 DNA 분석시간이 12시간 19분 걸리던 것을 마하 시스템을 이용하면 5시간 54분, 즉 반이상 줄일 수 있게 되었다고 설명했다. 이로써 컴퓨터를 이용하는데 드는 소요시간은 물론 비용도 절반으로 줄게 되었다.

따라서 본 연구가 마무리되는 오는 2016년이 되면 개인별 DNA를 표준군과 대조, 차이나는 변이형질(SNP)을 추출해 개인적으로 특별히 취약한 암이나 만성질환 등을 1시간 이내에도 검사가 가능할 전망이다.

ETRI는 특히 보건복지부 산하 차세대맞춤의료유전체사업단의 한국인 유전체 데이터베이스를 적용, 검증함으로써 대규모 대국민 유전체 분석 서비스 제공의 기틀을 마련하였고 국민 건강 및 복지 증진에 기여할 수 있는 기반을 마련하였다는데 의미가 있다고 설명했다.

특히, 이번 결과는 유전체 분석에 특화된 마하 시스템SW(v1.0)를 국내 최초 독자 시스템으로 개발한 것이 중요하다고 ETRI는 말했다. 결국 SW기술이 슈퍼컴에도 큰 비중을 차지한다는 것이다.

ETRI가 개발에 성공한 마하시스템은 ‘매니코어 100테라급 독자 유전체 분석용 슈퍼컴퓨팅 시스템’이다. 100 테라플롭스급의 마하 시스템은 최신의 매니코어 코프로세서 장치를 장착하고 있다.

따라서 유전체 및 단백질 구조 분석 시뮬레이션을 고속으로 수행함과 동시에 시스템의 고집적화를 통한 고성능, 저전력, 저비용 시스템 제공을 목표로 개발되었다.

개발된 시스템에서는 유전체 어셈블리 단계에서부터 유전체변이분석과 이에 의한 약물반응분석, 그리고 맞춤약물 제안까지의 분석이 가능하게 된다.

마하 시스템SW는 고성능 컴퓨팅(HPC) 시스템에 익숙하지 않은 사용자도 마하 시스템상에서 유전체 데이터 분석을 편리하게 수행할 수 있는 바이오 워크플로우 관리 기능과 유전체 데이터 분석에 특화된 컴퓨팅 자원 관리 기능을 제공하여 유전체 데이터 분석의 성능을 개선하였다.

또한, 마하 시스템 SW에서 제공되는 분산 파일 시스템인 마하 파일시스템(MAHA-FS)은 기성품 스토리지 부품 및 서버를 활용하여 기존 고성능 컴퓨팅 전용 스토리지 대비 낮은 구축 비용으로 유전체 데이터 분석에 필요한 대규모 저장 공간 및 높은 입출력 성능을 제공한다.

이번 유전체 분석 작업은 ETRI와 차세대맞춤의료유전체사업단과의 지난해 체결한 MOU 및 ㈜신테카바이오와의 업무 협력으로 이루어졌다.

ETRI 클라우드컴퓨팅연구부 최완 부장은 “향후 본 시스템이 완료되는 오는 2016년 경에는 의사들이 피 한방울로도 슈퍼컴을 통해 DNA 분석기반으로 질병예측이 가능해져 맞춤형 의료체계가 실현될 것이다”고 말했다.

현재 슈퍼컴을 활용한 유전체 분석은 전 세계적으로 경쟁적 연구가 진행중에 있으며 본 기술의 개발로 현재 시행중인 DNA검사는 기간도 단축되고 간편해 지며 값도 저렴해 질 것으로 보인다.

아울러 전 세계 유전자 DB에 한국인의 데이터를 입력함으로써 유전체 DNA서비스 비용의 80%가 컴퓨팅 비용임을 감안하면 향후 새로운 시장개척도 가능해질 것으로 ETRI는 전망했다