셀레믹스 분기보고서 (2021.09)
1. 사업의 개요

1) 사업 개황

단백질은 다양한 기관, 효소, 호르몬 등 신체를 이루는 주성분으로 생명체의 모든 생명 활동 기능을 담당하는데, DNA는 단백질을 만들기 위한 정보(청사진)을 담고 있습니다. 따라서 DNA를 잘 만들고 읽어내는 것은 생명공학이 적용되는 모든 산업에서 필수적으로 이용되며 기반이 되는 기술입니다. 분자 수준에서 생명의 형성과 조절을 연구하는 분자생물학(Molecular Biology)은 1953년 DNA의 구조가 밝혀지면서 본격적으로 발전되었으며 DNA-RNA-단백질로 연결되는 중심이론(Central Dogma)를 확립하여 현대 의료 및 생명공학 분야에서 매우 큰 비중을 차지하고 있습니다.

DNA의 변화는 단백질 기능의 변화를 가져옵니다. 암(Cancer)이 그 대표적인 예입니다. DNA의 돌연변이를 검사함으로써 질병을 진단할 수 있습니다. 또한 새로운 합성 DNA로 신약을 개발할 수 있고, 합성생물학에서는 새로운 단백질을 개발해 신물질을 개발할 수 있습니다. 동식물 육종에서는 DNA와 우수한 형질의 상황관계를 밝혀 우수한 종자 개발에 활용할 수 있고, 장내 존재하는 매우 다양한 미생물(마이크로바이옴)의 DNA 분석을 통해 의료에 적용할 수 있습니다.

분자클로닝(Cloning)과 DNA 염기서열 분석(Sequencing)은 분자생물학에서 가장 기반이 되는 기술로서, 생물에 새로운 유전자를 도입하여 증식하는 기작을 통해 분자생물학이 산업적으로 이용되는 데 큰 기여를 하였습니다. 분자클로닝은 원하는 DNA 분자를 복제하여 복수의 같은 서열을 갖는 DNA 분자들을 만드는 기술이고, DNA 시퀀싱은 서열을 모르는 DNA 분자의 서열 정보를 알아내는 기술입니다.

DNA 염기서열 분석 기술은 2000년대 중반 차세대 염기서열 분석법(Next Generation Sequencing, 이하 NGS)이 개발됨에 따라 단위 염기 서열 당 분석 비용이 기하급수적으로 낮아지고 생산량(Throughput)이 기하급수적으로 증가하는 혁신이 있었던 데 반해, 분자 클로닝 기술은 1970년대 초반 개발된 이래 비용과 생산량 측면에서 큰 혁신이 없었습니다. 분자 클로닝을 활용하기 위해서는 그 클로닝 과정의 전과 후에서 DNA 분리(Separation), DNA 염기서열 분석(Sequencing), 클론 회수(Retrieval) 또는 DNA 합성(Synthesis) 과정이 필수적인데, 이 과정들이 각기 따로 존재한 채 통합되지 않아 큰 비용을 초래함은 물론이고 수작업에 의존함으로써 현대 의료 및 분자생물학 연구의 대량고속(High-throughput) 수요에 대응할 수 없었습니다.

이러한 현 산업의 한계를 극복하기 위하여 DNA 소재 및 시약 개발 기술, 광학 기기 및 자동화 장비 개발 기술, 미세유체 및 반도체 공정 기술, Bioinformatics 알고리즘 개발, 유전체 빅데이터 분석기술 등 원천기술 개발에 집중하여 BT-NT-IT를 아우르는 다학제간 기술융합을 통한 혁신을 이뤘습니다. 그중에서도 NGS라는 메가트렌드 플랫폼을 기반으로 DNA 분리, 증식, 분석, 회수를 통합한 혁신적 클로닝 기술을 개발했고 이를 MSSIC (Massively Separated and Sequence Identified Cloning)이라 명명하였으며, 이 혁신을 통해 분자클로닝의 ‘저비용, 대량고속 수요 대응’이라는 산업의 문제를 해결 하였습니다.

당사는 혁신적인 차세대 클로닝 기술인 MSSIC 기술뿐만 아니라 세 가지 제품화 기술을 개발하여 (1) Target Capture 키트, (2) 면역 레퍼토어 분석 솔루션, (3) 차세대 시퀀싱 솔루션 사업을 수행하고 있습니다. 당사의 제품은 병원, 수탁검사기관, 제약사, 종자회사, 연구소 등 바이오산업의 주요 기관들에 공급되어 진단, 신약개발, 종자개발, 합성생물학, 마이크로바이옴, 학술연구 등 폭넓은 곳에서 가치를 만들어 내는 데 필수적인 소재로 사용됩니다.

2) 제품 및 서비스 설명당사는 NGS(Next Generation Sequencing) 기반의 바이오 기술기업으로, 핵심기술인 차세대 클로닝 기술 MSSIC(Massively Separated and Sequenc Identified Cloning)을 바탕으로, 차세대 유전자 포획기술을 활용한 Target Capture Kit 제품과 분자바코드 매개 전장 염기서열 분석기술을 활용한 차세대 시퀀싱 솔루션(BTSeq), 면역 레퍼토어 분석 기술을 활용한 항체서열 분석 제품을 생산.판매하고 있는 벤처기업입니다.

NGS 기술을 활용한 DNA 시퀀싱은 타겟의 범위에 따라 타겟 시퀀싱(targeted panel sequencing), 및 전장 유전체 시퀀싱(whole genome sequencing)으로 나뉠 수 있습니다. 그리고 타겟 시퀀싱은 타겟 영역의 크기에 따라 타겟 유전자 패널 시퀀싱과 엑솜 시퀀싱으로 나뉠 수 있습니다. 전체 염기서열에 대한 NGS 분석을 하여 모든 DNA의 데이터를 얻는 것을 전장게놈분석(whole genome sequencing, WGS)이라 하고, 원하는 유전자 부위만 보기 위해 DNA 혹은 RNA를 선별(Target Enrichment)하여 NGS 분석을 하는 것을 타겟유전자분석(targeted sequencing)이라고 합니다.

[Taget DNA 범위에 따른 DNA 시퀀싱의 종류]

46. target 범위에 따른 ngs시퀀싱.jpg target 범위에 따른 ngs시퀀싱

자료: Next Generation Sequencing 기반 유전자 검사의 이해, 식풍의약품안전평가원

전장게놈분석(WGS)의 경우 약 30억개의 DNA를 분석해야하는 반면, Target Sequencing(타겟유전자, 엑솜시퀀싱)의 경우 그보다 더 적은 유전자를 유전자에 대해 분석합니다. 전장게놈분석(WGS)의 경우 유전체 내에서 질병 및 기타 생명현상과 관련성이 입증되지 않은 영역이 매우 많은 비중을 차지하기 때문에, 이 관련성이 확인된 영역만을 선별해서 분석하는 타겟유전자 분석기술(Targeted Sequencing) 은 전장게놈분석(WGS) 비용/시간이 절감되는 반면 더 높은 정확성을 자랑하기에 NGS 기술 중 가장 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

NGS 기술 중 가장 큰 분야에 적용되는Target Sequencing(WGS vs Targeted sequencing)

47. ngs 시퀀싱의 종류.jpg ngs 시퀀싱의 종류

자료: NGS Method for Clinical Test

타겟유전자 분석(Targeted Sequencing)에서 유전사 분석비용을 낮추는 핵심 기술제품이 Target Capture 키트입니다. Targeted Sequencing 공정은 크게 ① Sample Preparation, ② 시퀀싱(Targeted Capture Sequencing)과 ③ Bioinfomatics 로 분류됩니다. 이때 Sample Preparation 공정이 가장 많은 비용이 소요되며, 이 중 유전자를 선별(Target Enrichment)하는 Target Capture 키트가 가장 큰 비중을 차지합니다. 이를 통해 타겟유전자 분석(Targeted Sequencing)을 위한 가장 고가의 핵심 시약이 ‘Target Ca pture 키트’임을 알 수 있습니다 . 당사는 Targeted Sequencing의 핵심 시약인 ① Target Capture 키트 제조와 ② Target Capture 키트를 활용한 타켓유전자 분석 서비스를 주요 사업으로 영위 하고 있습니다.