한 통계 연구원이 자신의 연구실에서 조용히 캘리포니아 센트럴 밸리의 오염 물질 수치를 분석하고 있습니다. 캠퍼스 건너편에서는 면역학자가 인체 소화계에 서식하는 수많은 박테리아를 관찰하고 있습니다. 또 다른 연구실에서는 생물정보학 박사후 연구원들로 구성된 팀이 수천 개의 생물학적 데이터와 유전자 유형에 대한 정보를 추적하고 있습니다.
그들은 스탠포드의 March of Dimes 미숙아 연구 센터에 참여하는 산부인과, 통계학, 사회학, 미생물학, 공중보건, 영양학, 유전학, 면역학 등 다양한 분야의 전문가 140명 이상 중 일부입니다. 이 센터는 의학에서 가장 어려운 과제 중 하나인 미숙아 출산을 해결하기 위한 대담한 신생 사업입니다.
10월에 발표된 한 국제 연구에 따르면, 미숙아는 현재 전 세계적으로 신생아와 5세 미만 영유아 사망의 주요 원인입니다. 전 세계적으로 매년 약 1,500만 명의 아기가 조산으로 태어나고, 그중 100만 명 이상이 생후 28일 이내에 사망합니다. 미국에서는 매년 400만 명이 넘는 아기 중 8명 중 1명은 너무 일찍 태어납니다.
아기가 일찍 태어날수록, 특히 임신 28주 미만, 즉 극히 조산으로 간주되는 경우, 아이가 겪을 수 있는 합병증이 더 많아질 가능성이 높습니다. 이로 인한 사회적 비용은 막대합니다.
조산의 빈도와 영향에도 불구하고, 조산의 원인은 여전히 명확하게 밝혀지지 않았으며, 수십 년간의 연구는 조산 발생을 줄이기 위한 노력을 거의 기울이지 않았습니다. 조산의 기원에 대한 다양한 요인을 이해하고 조산을 예방하기 위한 전략을 개발하는 데는 미미한 진전만 있었습니다.
"조산의 원인과 언제, 어디서 개입해야 하는지에 대한 선입견을 없애는 다른 사고방식이 필요합니다."라고 수석 연구원이자 소아과 해럴드 K. 페이버 교수인 데이비드 스티븐슨 박사가 말했습니다.
루실 패커드 소아병원 스탠포드 산하 존슨 임신 및 신생아 서비스 센터의 소장이기도 한 스티븐슨은 "연구자들이 한 번에 한 가지 분야, 한 가지 문제 또는 한 가지 관점에만 집중하는 전통적인 고립된 접근 방식을 취하면 문제가 해결되지 않을 것"이라고 덧붙였다.
새로운 접근 방식
미숙아 연구 센터는 학제간 연구라는 새로운 개념을 기반으로 합니다. 이 연구는 여러 출발점에서 단일 문제에 집중하여, 일반적으로 서로 교류하지 않는 전문가들을 연결하는 유망한 협력 관계를 구축합니다. 이 시스템은 다양한 관점을 활용하여 지난 30년 동안 개선되지 않은 문제에 대한 새로운 해결책을 모색합니다.
스티븐슨이 수석 연구원으로 활동하는 것 외에도, 연구 센터는 다양한 분야를 대표하는 세 명의 공동 수석 연구원의 공동 리더십으로부터 혜택을 받고 있습니다. 모리스 드루진 박사(산부인과 교수, 모자태아 의학), 게리 쇼 박사(신생아학 연구 교수), 폴 와이즈 박사(리처드 E. 베어먼 아동 건강 교수이자 건강 연구 및 정책 교수)입니다.
"미숙아는 하나의 문제가 아니라 광범위한 과정의 범주입니다."라고 와이즈는 말한다. "학제 간 접근을 통해 지금까지 해결책을 찾지 못했던 복잡한 문제를 탐구할 수 있는 새로운 공통 언어를 만들어낼 수 있습니다."
2011년 March of Dimes에서 10년 동안 1,400만 달러의 기금을 지원받아 시작된 이 센터는 미국 최초의 센터이며 미국 전역의 학술 의료 센터를 위해 계획된 5개 센터 중 첫 번째 센터입니다.
목표는 다음과 같습니다.
- 조산으로 이어지는 경로를 이해하세요
- 조기 분만 위험이 있는 여성을 예측하세요
- 조산을 예방하기 위한 임상 개입 및 정책 변경으로 연구를 전환합니다.
- 조산에 영향을 미치는 사회적 불평등을 줄이세요
"외부 위험 요인을 파악하는 데는 진전이 있었지만, 무엇이 위험 요인인지는 아직 알지 못합니다."라고 스탠퍼드 의대 모자보건 담당 선임 부학장이기도 한 스티븐슨은 말합니다. "스트레스와 같은 영향이 산모의 생물학적 변화에 어떤 영향을 미치는 걸까요? 우리는 이러한 변화에 관여하는 과정을 규명하고, 그 분자적 또는 세포적 경로를 규명하고자 합니다."
환경적 위험 요인부터 근본적인 신호 전달 경로, 그리고 산모와 태아 간의 유전적 상호작용에 이르기까지, 센터 팀들은 미숙아 문제를 다각도로 연구합니다. 매주 약 30명의 연구원, 박사후 연구원, 그리고 학생들이 "미숙아 수요일(Preemie Wednesday)" 세션에 모여 아이디어를 논의하고, 발표를 하고, 진행 상황을 공유합니다.
"이 방은 창의적인 생각을 하는 사람들로 가득합니다."라고 행정 책임자인 세셀 퀘인턴스는 말합니다. "그들은 자신이 하는 일에 대해 이야기하고 더 큰 네트워크에 참여하고 싶어 합니다."
쇼는 이 과정을 "엄청난 양의 데이터를 수집하고 겉보기에 관련 없어 보이는 분야의 최고 전문가들을 조율하는 과학적 수프"라고 설명합니다. "그런 다음 이를 실행 가능한 단계로 전환할 계획입니다."
격차 해소
미국의 미숙아는 다른 나라에서 태어난 미숙아보다 생존하고 건강하게 자랄 가능성이 더 높지만, 영아 사망률은 여전히 대부분의 다른 선진국보다 높습니다. 최근 한 연구에 따르면 미국의 미숙아 출산율은 세계 173위로, 소말리아, 미얀마, 말리와 같은 수준입니다. 높은 영아 사망률은 높은 미숙아 출산율과 직접적인 관련이 있으며, 특히 소수 민족과 저소득층 산모에게서 미숙아 출산이 불균형적으로 많이 발생합니다.
와이즈는 "우리는 더 큰 세계적 환경에서 건강 불평등과 건강 격차를 살펴보고 있습니다."라고 말했습니다.
본 센터의 초학제적 접근 방식은 연구자와 임상의가 연구 결과를 병상 치료로 최적으로 적용하고 예방 및 진단 전략을 평가하는 방법을 협력적으로 모색한다는 것을 의미합니다. 이를 통해 산전 및 산부인과 건강을 반영하는 사회적, 생물학적, 임상적 요인에 대한 데이터를 수집하고 조산의 원인을 규명하고 있습니다.
역학자이자 소아과 로버트 L. 헤스 교수인 제프리 굴드 박사는 "중요한 데이터 세트가 이미 준비되어 있기 때문에 유리하지만, 중요한 현상에 대한 완전한 그림을 그리는 데는 시간이 걸립니다."라고 말합니다.
캘리포니아 주산기 질 관리 협력체(California Perinatal Quality Care Collaborative)의 이사인 굴드는 신생아 집중 치료를 제공하는 130개 이상의 캘리포니아 병원 네트워크를 감독합니다. 그는 주 전체 데이터를 활용하여 어떤 산모와 아기가 예후가 나쁠 위험이 높은지 파악하고 연구와 임상 치료 간의 격차를 메우고 있습니다.
"미숙아 출산은 균질적이지 않기 때문에 발생률이 증가하는 지역을 살펴보고 있습니다."라고 굴드는 말합니다. "우리는 이 현상을 유발하는 원인을 찾고 있습니다. 원인을 찾으면 해결책을 찾을 수 있을 겁니다."
더 깊은 통찰력
"마치 오브 다임스와의 이번 파트너십은 우리가 새로운 것을 시도하고 창의적으로 문제를 해결하려는 의지를 보여준다는 것을 보여줍니다."라고 스티븐슨은 말합니다. "팀 과학은 새로운 연결을 만드는 것인데, 스탠퍼드는 바로 그런 팀으로 유명합니다. 미숙아 문제는 일종의 영감을 주는 접착제 역할을 했습니다."
조산의 원인과 위험 요인으로는 흡연, 임신 중 음주, 고혈압, 당뇨병 등이 있습니다. 그러나 이러한 통찰력이 광범위한 예방 조치로 이어지거나 극심한 조산아 발생률을 줄이는 데 기여하지는 못했습니다. 생물학적, 행동적, 사회적, 신체적, 환경적 요인 등 다양한 요인과 그 상호작용이 존재하기 때문에 하나의 시작점을 찾는 것은 매우 어렵습니다.
대신, 센터는 더욱 통합적이고 예방적인 접근 방식에 집중하고 있습니다. 센터에서 진행 중인 연구는 조산의 전조로 보이는 염증 및 감염 과정에 대한 심층적인 통찰력을 제공하고 있으며, 초기 연구 결과는 예방 프로토콜 도입에 도움이 되었습니다.
- 감염병, 미생물학 및 면역학 교수인 데이비드 렐먼(David Relman) 박사가 이끄는 한 프로젝트는 양수 감염이 조산 및 분만의 흔한 원인이며, 감염된 태아는 단기 및 장기 합병증에 취약할 수 있음을 발견했습니다. 렐먼 박사와 그의 연구팀은 조산이 시작되기 전에 감염을 발견할 수 있는지 여부를 확인하고, 이를 통해 새로운 예방 또는 치료 전략을 개발할 계획입니다.
- 쇼가 이끄는 또 다른 프로젝트는 여성의 체중과 조산 가능성 사이의 관계를 분석했습니다. 동종 연구 중 가장 큰 규모였던 이 연구는 모든 인종의 임신 전 비만인 여성이 초미숙아(임신 28주 미만)를 분만할 위험이 증가한다는 사실을 발견했지만, 체중은 조산이나 후기 조산(임신 28주~37주)에는 영향을 미치지 않았습니다. 그의 연구 결과는 비만과 조산 위험 사이의 연관성을 명확히 밝히고, 조산의 원인이 임신 단계에 따라 다를 수 있음을 시사합니다.
- 생물정보학 전문가이자 시스템 의학 및 유전학 소아과 부교수이며 컴퓨터 과학의 도움을 받은 아툴 뷰트(Atul Butte, MD, PhD)는 정교한 컴퓨터 알고리즘, 강력한 컴퓨터 분석, 그리고 공개적으로 이용 가능한 데이터베이스를 결합하여 조산과 관련된 유전적 및 환경적 요인을 식별합니다. 그의 프로젝트는 고혈압과 조산을 유발하는 질환인 자간전증과 관련된 유전자의 존재를 나타내는 두 가지 혈액 단백질을 분리했습니다. 그의 팀은 특정 유전자가 오염, 알레르겐, 영양과 같은 환경 요인에 노출될 때 조산 위험을 증가시킨다는 것을 발견했습니다.
다른 연구자들은 유전학과 환경 사이의 관계, 어머니의 미생물군(인체에 사는 미생물)의 변화, 임신 간격 등을 연구하고 있습니다.
"어떤 면에서는 기술이 어려운 부분이 아니고, 데이터는 빠르게 늘어나거나 이미 존재하고 있습니다."라고 버트는 말합니다. "이제 어려운 부분은 어떤 질문을 해야 할지 파악하는 것입니다. 그러면 그 질문에 답하는 소프트웨어를 개발할 수 있습니다."
차이를 만들다
센터와 March of Dimes는 의사 개입 지침을 도입하여 이미 후기 조산에 영향을 미쳤습니다. 1990년부터 2006년까지 39주 이전에 유도 분만을 한 여성의 비율이 두 배 이상 증가했습니다. 또한, 많은 임산부가 39주 이전에 선택적 제왕절개 재수술을 예정했습니다. 출산 예정일은 단지 예측일 뿐이므로, 37주 또는 38주에 예정된 분만이 실제로는 조산으로 이어질 수 있습니다. 한편, 다태아 출산으로 이어지는 불임 치료 또한 조산율을 증가시켰습니다.
산모와 의사들에게 유도 분만의 결과에 대해 교육하는 전국적인 캠페인은 이미 39주 미만의 선택적 유도 분만을 획기적으로 감소시켰습니다. 임신 말기에 접어든 여성을 지원하는 방식과 유도 분만을 언제 권장할지에 대한 판단이 보호자마다 다르기 때문에, 이 캠페인은 유도 분만에 대한 구체적이고 측정 가능한 기준을 확립했습니다. 다태아 출산 증가로 이어지는 불임 치료 시기와 전략의 변화 또한 도움이 되고 있습니다.
드루진은 "미국의 거의 모든 병원에서 이 툴킷을 도입했고, 그 결과 후기 조산율이 감소했습니다."라고 말합니다. "이 상황은 실무 변화로 해결되었습니다. 하지만 극심한 조산의 경우, 개선의 여지가 거의 없었습니다. 조기 조산은 해결하기가 더 어렵습니다. 출산이 아니라 발달이 문제이기 때문입니다."
드루진은 자간전증과 자간전증 치료에 대한 새로운 기준을 마련하는 데에도 중요한 역할을 했습니다. 드루진이 이끄는 태스크포스는 이러한 질환의 진단 및 관리에 대한 지침을 수립했으며, 이 툴킷은 48개 주에서 1,000회 이상 다운로드되었고 멕시코, 남미, 유럽의 병원들에서 요청되었습니다. 추적 데이터는 추가적인 개선을 위한 추가 연구에 이미 반영되고 있습니다.
그는 의료진이 단일 진단 검사를 사용하는 대신 소득, 인종, 식단, 스트레스, 환경 노출은 물론, 조산 가능성이 높아질 수 있는 박테리아, 염증, 유전적 표지자의 존재를 포함한 여러 요소를 적용하여 위험 프로필을 만들 것이라고 예측합니다.
올바른 방향으로 나아가는 단계
스탠퍼드는 더 큰 컨소시엄의 일원으로서, 센터의 과학적 통찰력을 전 세계 신생아에게 도움이 되고 전 세계 건강에 영향을 미칠 치료로 전환하는 데 앞장서고 있습니다. 센터 과학자와 임상의의 긴밀한 협력, 그리고 스탠퍼드 대학교 전체의 지적 및 기술적 자원에 대한 접근성은 학제간 연구의 가능성을 특히 고무적으로 만듭니다.
"우리는 팀 과학이 무엇을 의미하는지에 대한 토대를 마련했습니다."라고 쇼는 말합니다. "우리는 다른 기관들과 지식을 공유해 왔고, March of Dimes의 다른 센터들과도 긴밀히 협력할 것입니다. 우리의 역할은 기관 멘토링입니다."
센터의 리더들은 다른 기관들과 협력하고 추가적인 과학적 탐구 영역을 접목하면서 시간이 지남에 따라 연구 활동이 발전할 것으로 기대합니다. 또한, 전문성을 개발하고 자체 연구 포트폴리오를 구축하는 펠로우와 연수생들을 통해 새로운 관점이 도출될 가능성도 높습니다.
스티븐슨은 이 팀의 목표는 미숙아 출산이라는 중요한 문제를 해결하기 시작한 캘리포니아 대학 샌프란시스코 캠퍼스의 동료들과 협력하고 그들의 노력을 보완하는 것이라고 덧붙였다.
드루진은 이 센터가 의사를 위한 도구 키트 개발과 대중 교육을 통해 조산아 출산을 점진적으로 줄이는 데 기여할 것으로 예측합니다.
센터 연구진은 향후 5~10년 안에 극심한 조산의 원인 메커니즘에 대한 명확한 그림을 얻고, 임산부에게 제공할 수 있는 실질적인 예방 기술을 확보할 수 있을 것으로 낙관하고 있습니다.
"과거에는 미숙아 문제를 해결할 수 없을 거라고 생각했어요."라고 굴드는 말합니다. "하지만 센터와 함께한 지 3년이 지난 지금, 우리는 이미 중요한 진전을 이루었습니다. 우리는 지역 사회와 전 세계의 산모와 아기에게 의미 있는 변화를 만들어낼 수 있는 길에 있다고 생각합니다."
이 기사는 2014년 가을호에 처음 게재되었습니다. 루실 패커드 어린이 뉴스 매거진.
