실패의 설계도: 왜 어떤 계획들은 시작하기도 전에 무너지는가

수천 개의 레고 블록으로 거대하고 정교한 성을 쌓고 있다고 상상해 보십시오. 당신에게는 계획과 예산, 그리고 건설 팀이 있습니다. 하지만 때때로 건설 도중 전체가 무너져 내리기도 합니다. 건설자들이 돈이 떨어지거나, 설명서가 너무 혼란스럽거나, 혹은 디자인이 너무 복격해서 다음 조각을 어떻게 끼워 맞춰야 할지 아무도 알 수 없는 경우입니다. 의학 과학의 세계에서 이러한 '성'은 임상 시험, 즉 과학자들이 새로운 약물을 사람들에게 테스트하여 효과가 있는지 확인하는 실험을 의미합니다. 임상 시험이 끝나기 전에 무너질 때, 그것은 비극입니다. 시간을 내어 건강을 기여한 자원봉사자들은 아무런 혜-택을 얻지 못하고, 과학자들은 수년간의 노력을 허비하며, 수십억 달러가 허공으로 사라집니다.

오랫동안 과학자들은 이러한 실패가 그저 불운이나 무작위적인 사고라고 생각했습니다. 하지만 최근의 연구는 놀라운 사실을 발견했습니다. 실패는 결코 무작위가 아니라는 것입니다. 그것은 설계 안에 이미 내재되어 있습니다. 너무 작고 까다로운 조각들이 너무 많은 레고 성이나, 단 하나의 취약한 벽돌에 의존하는 설계도처럼, 임상 시험은 '구조적으로 취약할' 수 있습니다. 이는 규칙이 작성된 방식 자체가 성공을 거의 불가능하게 만든다는 것을 의미합니다. 연구자들이 던져온 핵심 질문은 이것입니다. 만약 설계가 문제라는 것을 안다면, 단순히 설계를 다시 하여 실패가 일어나기 전에 붕괴를 막을 수 있을까?

충돌을 설계 단계에서 제거하기

독립 연구자인 샘 아데예미(Sam Adeyemi)가 이끄는 이번 연구는 이에 대해 강력한 "그렇다"라고 답합니다. 연구팀은 단순히 왜 임상 시험이 실패했는지를 조사하는 데 그치지 않고, 만약 우리가 임상 시험을 시작하기도 전에 고장 난 설계도를 수정했다면 어떤 일이 벌어졌을지 알아보기 위해 대규모 컴퓨터 시뮬레이션을 실행했습니다. 그들은 임상 시험을 모든 규칙과 요구 사항이 하나의 톱니바퀴나 전선인 복잡한 기계 또는 네트워크처럼 다루었습니다. 만약 너무 많은 톱니바퀴가 서로 엉켜 있거나 전선이 꼬여 있다면, 기계는 과열되어 멈추게 됩니다.

연구진은 2016년에서 2021년 사이에 등록된 약 97,000건의 실제 임상 시험 데이터를 활용했습니다. 그들은 이 중 약 16%가 완료되지 못하고 이미 무너졌다(중단되었다)는 사실을 발견했습니다. "반사실적 시뮬레이션(counterfactual simulation)"이라는 특수한 수학적 모델을 사용하여, 그들은 다음과 같이 물었습니다. "만약 우리가 이 실패한 임상 시험들의 규칙을 더 견고하게 만들었다면 어땠을까?" 그들은 구조를 강화하기 위한 네 가지 다른 방법을 테스트했습니다:

1. "적을수록 많다(Less is More)" 규칙: 환자가 임상 시험에 참여하기 위해 따라야 하는 규칙의 수를 제한함.
2. "균등 배분" 규칙: 특정 부분에 과도한 압력이 가해지지 않도록 업무량을 분산함.
3. "안전망" 규칙: 대기업이 더 많은 자원을 가진 것처럼, 소규모 그룹이 운영하는 임상 시험에 더 많은 지원을 제공함.
4. "슈퍼 디자인": 위 세 가지 해결책을 한꺼번에 결합함.

결과: 수십억 달러와 수천 건의 임상 시험을 구하다

시뮬레이션 결과, 설계를 수정하는 것이 예상보다 훨씬 더 효과적임이 드러났습니다. 연구진이 "슈퍼 디자인"(시나리오 D)을 적용했을 때, 예측된 실패율은 **16.3%**에서 **11.9%**로 떨어졌습니다.

이를 관점에서 보면, 이는 단순히 작은 개선이 아닙니다. 실제 세계에서 실패한 15,777건의 임상 시험 중, 시뮬레이션은 만약 설계가 다르게 되었다면 4,260건을 구할 수 있었을 것이라고 제안합니다. 이는 대략 매년 710건의 임상 시험이 무너지는 대신 성공적으로 마무리될 수 있었음을 의미합니다.

재정적 영향 또한 엄청납니다. 이 연구는 이러한 예방 가능한 실패가 지난 6년 동안 글로벌 의료계에 약 86.1억 달러의 비용을 발생시켰다고 추정합니다. 프로토콜을 재설계함으로써 우리는 이 돈을 아낄 수 있었습니다. 즉, 매년 약 14.4억 달러를 절약할 수 있었던 것입니다. 가장 큰 절감 효과는 약물 출시 전 마지막 단계인 대규모 테스트인 임상 3상 시험에서 나타날 것입니다.

"해결책"의 작동 원리

이 연구는 "구조적 취약성"이 어떻게 충돌을 일으키는지, 그리고 재설계가 이를 어떻게 해결했는지 세 가지 주요 방식을 식별했습니다.

• "너무 많은 규칙" 문제: 많은 임상 시험이 참여 자격 기준(누가 참여할 수 있는지에 대한 규칙) 목록이 지나치게 길었습니다. 시뮬레이션 결과, 임상 시험의 기준이 16개를 초과하면 실패 위험이 급격히 치솟기 시작했습니다. 기준을 16개로 제한하자 실패율이 눈에 띄게 낮아졌습니다. 이는 마치 클럽에 들어가려는데 문지기가 신분증, 신발, 양말, 출생 증명서, 심지어 좋아하는 색깔까지 확인하는 것과 같습니다. 목록을 신분증과 나이 확인으로 줄이면 더 많은 사람이 들어올 수 있고 줄도 빨리 줄어듭니다.
• "약한 고리" 문제: 일부 임상 시험은 "부하 집중(load concentration)" 현상을 보였습니다. 즉, 계획의 한두 부분이 모든 무게를 감당하고 있었습니다. 그 한 부분이 실패하면 전체 임상 시험이 무너졌습니다. 시뮬레이션은 업무를 더 고르게 분산시키는 것(엔트로피 증가)이 임상 시험을 훨씬 더 튼튼하게 만든다는 것을 보여주었습니다. 이는 하나의 거대한 기둥에 의존하는 다리와 여러 개의 작은 기둥이 균등하게 배치된 다리의 차이와 같습니다. 작은 기둥 하나가 부서지더라도, 여러 기둥이 있는 다리는 버텨낼 수 있습니다.
• "비가산적(Non-additive)"한 놀라움: 연구진은 이러한 해결책들이 함께 작동하는 방식에 대해 흥미로운 사실을 발견했습니다. 각 해결책을 개별적으로 더했을 때 기대되는 총 절감액은 매우 클 것이라고 예상할 수 있지만, 해결책들이 서로 중복되기 때문에(예를 들어, 규칙을 줄이는 것이 부하를 분산하는 데도 도움을 줌) 전체적인 이득은 각 부분의 합보다 약간 적습니다. 이는 단순히 한 번에 하나씩 고치는 것이 아니라, 전체 시스템을 연결된 네트워크로서 바라봐야 함을 입증합니다.

미래를 위한 시사점

이 연구는 임상 시험의 실패가 피할 수 없는 숙명이 아니라, 설계상의 결함이라고 결론짓습니다. 저자들은 자금 지원 기관과 윤리 위원회(임상 시험을 승인하는 집단)가 임상 시험을 허가하기 전에 해당 계획의 "구조적 취약성 지수(Structural Fragility Index)"를 점검하기 시작해야 한다고 제안합니다. 만약 계획에 규칙이 너무 많거나 구조가 불안정하다면, 건축가가 콘크리트를 붓기 전에 설계도를 수정하듯 과학자들에게 재설계를 요청해야 한다는 것입니다.

비록 이 연구는 실제 임상 시험의 조건을 직접 바꾼 실제 실험이 아닌 시뮬레이션이지만, 수학적 근거는 약 10만 건에 달하는 실제 데이터를 바탕으로 하고 있습니다. 결과는 우리가 임상 시험을 회복 탄력성이 필요한 복잡한 시스템으로 다룸으로써, 수십억 달러를 낭비하는 것을 막고, 무엇보다도 우리가 치료법을 찾는 데 도움을 주고자 자원하는 사람들의 시간과 희망을 낭비하는 것을 멈출 수 있음을 시사합니다. 목표는 실패를 "원래 그런 것"으로 받아들이는 것에서 벗어나, 실패를 설계 단계에서부터 완전히 제거하는 것입니다.