사업의 개요 가 이종장기 부문 나 미니피그 부문 다 CRO사업 부문
가 이종장기 부문
이종장기란, 인간의 조직 및 장기를 대체하기 위해 동물의 조직 및 장기를 개발하고 인간 체내에 이식하는 기술을 말합니다 세포기반 인공장기와 전자기기 인공장기와 더불어 차세대 바이오 인공장기의 하나로서, 이식용 장기 부족 현상에 의한 장기적 개발 대안입니다 면역거부반응을 해결하지 못해 정체되었던 이종장기 개발은 2000년대 이후 빠르게 발전하고 있습니다 이 분야의 최고 기술을 가진 나라 중 하나인 미국은 2015년 형질전환 돼지의 신장을 원숭이에게 이식하여 5개월 동안 생존시켰고, 2016년 Mohiuddin 등 이 발표한 논문에 따르면, GTKO/hCD46/hTBM 다중 형질전환 돼지의 심장을 원숭이에 이식하여 945일 생존한 내용을 보고했습니다 미국 뿐만 아니라 뉴질랜드, 중국, 일본에서도 돼지의 췌도를 사람에게 이식하는 임상시험을 실시하는 등 다양한 연구가 지속되고 있습니다
장기별 이종장기 비임상 연구 성과
마틴그로넨 교수는 DNA 분석결과 원숭이보다 돼지가 인간에 더 가깝고 인간과 유사한 질병을 가지는 유일한 동물이라고 2013년 Nature 에 발표 하였고, 이들의 지놈(Genome)을 분석한 결과 장기와 조직 모양을 결정하는 유전자가 인간과 유사하다고 밝혔습니다 또한 미니돼지의 성체의 장기는 사람과 해부학적 구조 및 크기가 유사하여이종장기 제공 동물로서는 가장 적합하다고 알려져 있습니다
돼지를 이용한 이종장기 연구는 2003년 초급성 면역거부반응이 제거된 형질전환 돼지 생산을 시작으로 2016년 3가지 유전자 거부반응을 모두 억제한 '사랑이'가 탄생하였고, 2019년에는 서울의대 바이오 이종장기 개발사업단에서 본격적으로 돼지 췌도 이종이식 임상 연구를 발표하는 등, 지속적으로 괄목할만한 성과를 보이고있습니다 국내외 이종장기 기술동향은 아래와 같습니다
이종장기 국내외 기술동향
이종장기 이식은 많은 기술적 발전을 이루어 왔으며, 세계적 과학학술지인 Nature 와 Science 에서는 2020년 주목해야 할 과학기술 트렌드로 이종이식 임상 임박(Masking Xenotransplantations survive) 및 대체장기의 꿈을 이루기 위한 이종 연구가 구현될 것 이라고 발표 하였습니다 (Nature, The Science events to watch for in 2020, /Science, IN BRIEF : What’s coming up in 2020, )
최근 개발된 고효율의 유전자 가위인 CRISPR/Cas9, -Cpf1을 이용한 형질전환 연구기간이 단축되고 그에 따라 맞춤형 형질전환 생산 연구가 활발해 짐에 따라 이종장기의 임상적용이 더 가속화 될것으로 예상되고 있습니다
나 미니피그 부문
초기에 많은 과학자들은 이종장기 이식을 위한 형질전환동물로 유전적으로 가까운 원숭이를 비롯한 영장류의 장기를 이식에 이용하려 했습니다 그러나 영장류 장기이식에는 여러 가지 제한사항이 따랐는데, 먼저 이들은 대부분 멸종 위기종이라서 공급가능한 개체수가 현저히 적습니다 인간과 마찬가지로 타종에 비해 성장이 더디고, 긴 임신주기를 거쳐 1회당 1~2마리 정도만 출산 가능합니다 그리고 대부분의 영장류 동물들은 유전학적 적합성과는 별개로 인간에 비해 장기 크기가 작다는 점도 장기이식 연구에 있어 커다란 문제점으로 지적되었습니다 반면, 돼지는 육용 가축으로 육성된 잡식(omnivorous)성 동물로서 생리해부학적 소견이 사람과 유사하여 다른 실험동물보다 사람으로의 외삽(extrapolation)이 잘 적용되며, 최근 동물복지에 관한 높은 관심으로 인해 반려동물인 개를 대체할 수 있는 대체재로 주목받고 있습니다 이로 인해 식품자원으로서의 가치를 넘어 바이오/의약 독성 및 안전성시험 그리고 이종장기이식, 더 나아가 바이오의료기기 소재로서의 가치를 인정받고 있습니다 나아가 돼지의 실험동물로서의 유용성과, 육중한 체중 등으로 인해 실험동물로서 단점(취급, 사육 공간 등)을 극복하기위한 대안책으로 최근 미니피그가 주목받고 있습니다 실험동물로서 미니피그의 장점은 다음과 같습니다
ㆍ 인간과 비슷한 체중 및 신체구조를 지님 (피부, 장기의 크기 및 형태, 치아)ㆍ 동물 윤리 측면에서 비교적 자유로움ㆍ 임신기간이 127일 정도로 짧음ㆍ 한 배에 5~12마리 정도의 새끼가 태어나며, 크게 까다롭지 조건 없이도 잘 자람ㆍ 인간과 오랜 시간 함께 지낸 동물이기에 사람에게 치명적인 감염원을 보유할 가능 성이 현저히 낮음ㆍ 방역비용이 상대적으로 적음(무균 사육 시스템 확립)ㆍ 대량 생상/공급/사육이 가능차세대 실험동물로 각광받는 의료용 미니피그의 수요는 해마다 폭증하고 있지만, 국내에서는 고유품종을 보유하지 못해 외래품종을 들여오기 위해 매년 막대한 외화를 지불하고 있습니다 현재 국내 연구용 미니 돼지 공급업체가 존재하나, 외래종 또는 종고정이 되어 있지 않고, 환경위생과 미생물학적 관리 측면에서 일반 양돈 농장 수준으로 생산 관리되고 있습니다
실험용 미니피그 사용기관
신약개발, 비임상실험, 이종장기이식에 대한 연구, 의료 실습 및 생체 의료기술 개발 등 다양한 사유로 미니피그에 대한 수요는 점차 증가하고 있으며 앞서 언급했던 여러장점들로 말미암아 미니피그를 이용한 비임상시험 연구가 기존 동물실험을 대체해 나가며 시장성도 무궁무진할 것이라 예상됩니다
다 CRO산업 부문
CRO(Contract Research Organization: 계약연구기관) 산업은 의약품, 식품(건강기능식품), 화장품, 화학물질, 농약 등 신물질(신약)을 탐색하고 개발하는 과정에서 요구되는 광범위한 연구개발 용역을 제공하는 전문성을 갖춘 연구개발 전문 산업을 의미합니다 동 산업은 의약품, 세포치료제, 유전자치료제, 화학물질 등 인간의 건강과 안전에 관계되는 모든 물질에 대하여 세포, 동물 등을 이용하여 효능과 인체의 유해성을 평가하여 연구하는 바이오산업의 인프라산업이자, 지식기반 산업으로 고부가가치 산업임과 동시에 전방산업인 제약/바이오 산업과의 파트너쉽으로 인식될만큼 큰 연관성을 가지고 있습니다 또한, 주요 고객인 제약/바이오 기업 및 연구기관들은 수익성 개선과 신약 개발의 비용 절감, 신속한 제품화 등을 목적으로 CRO 기업에게 전문적으로 위탁을 하고 있으며, 이러한 추세는 향후 지속적으로 확대될 것으로 판단됩니다
의약품에 대한 허가기준 강화로 인하여 임상시험에 소요되는 기간 및 금액이 큰 폭으로 증가하고, 임상시험 통과를 위한 절차 및 신뢰성확보의 조건이 복잡해짐에 따라 CRO기업의 역할이 중요해지고 있습니다 신약개발은 크게 신물질탐색 → 전임상(비임상)시험 → 임상시험 → 허가 → 생산/마케팅의 단계를 거쳐 진행되며, CRO서비스는 아웃소싱의 유용성이 검증됨에 따라 개발단계에서 생산 및 판매까지 제약 가치사슬 전 단계로 업무영역이 확대되는 추세입니다 산업초기 CRO는 데이터 관리 및 통계분석 서비스가 주를 이뤘으나, 약물 발굴 및 신약개발의 연구 단계부터 제조·영업의 양산판매단계까지 CRO기업이 대행하며 점차고객맞춤화, 전문화되는 추세입니다 신약 개발단계별 CRO산업의 매출 비중은 전임상(비임상)서비스 부문이 가장 빠르게 확대되는 추세이면, 임상서비스 부문의 비중은상대적으로 감소할 것으로 전망됩니다 CRO산업은 전방산업인 제약·바이오산업과 높은 연관성을 보이는 분야로, 초기투자비용과 고정비 비중이 높고, 인프라 구축에 많은 시간과 자원이 소요되어 진입장벽이 높은 산업적 특성이 있습니다 산업의약품 허가에 관련하여 해당 정부기관에 제출되는 시험자료는 GLP인증 기관에서 수행된 자료만이 인정되도록 법제화되어 있어, GLP인증을 위한 인력 및 시설운영 노하우가 산업의 진입장벽으로 작용하고 있습니다