혈당 측정 등 BT의료기기 각광
최근 바이오 기술은 치료제 개발 뿐만 아니라 진단·예측하는 의료기기 분야에서도 각광받고 있어 귀추가 주목된다.

21일 업계에 따르면 센서에 바이오를 접목시킨 바이오센서가 큰 시장규모를 형성하고 있고 이 바이오센서는 의료부문에서 가장 활발히 연구가 진행되고 있다.

바이오센서란 생체감지물질과 신호 변환기로 구성돼 인식 가능한 신호로 변환해 분석하고자하는 물질을 선택적으로 감지하는 장치로 자유로운 이동과 즉각적인 인지가 가능해 위험도가 높은 약품 사용을 용이하게 해줄뿐만 아니라 중환자에 대한 신속한 진료도 가능하다.

또한 바이오 분자를 인식할 수 있는 항체나 DNA를 이용해 복잡한 물질의 분석을 용이하게 하고 분석하고 하는 물질만 선택적으로 검출할 수 있게 한다.

즉 의료분야에서 바이오센서를 통해 질병의 진단과 관련된 감지의 한계를 줄이는 것이 가능하다는 것이다.

바이오센서의 세계 시장은 2006년 약 27억 달러규모에서 2007년 29억 달러, 2008년에 약 32억 달러였으며 2010년에 약 39억달러, 2011년에는 약 43억달러로 증가할 것으로 전망되고 있다.

또 전문가들은 국내 바이오센서 시장 역시 빠르게 성장하고 있으며 2010년에는 약 700억 시장이 형성될 것으로 예상했다.

특히 바이오센서에 대한 수요가 많은 분야는 의료 부문으로 의료용 바이오센서 산업의 시장 성장률이 가장 높으며 향후 의료용 바이오센서는 전체시장의 90%를 차지하게 될 것으로 보인다.

이와 관련해 인포피아 연구팀 석홍성 수석연구원은 "바이오센서 연구는 전세계적으로 활발히 이뤄지고 수요도 늘고 있다"며 "또 의료부문에 있어 핵심기술로 자리잡아 바이오센서를 이용한 의료기기 시장은 더욱 범위가 넒어졌다"고 덧붙였다.

현재 국내에서는 SD기업이 '혈당측정기'를 개발·상용화했으며 인포피아 역시 혈당측정기와 콜레스테론 측정기를 개발했으며 '간질환·심장질환·암질환 등의 진단센서를 개발하고 있다.

이외에도 케이엠에이치 역시 당뇨 진단을 위한 바이오센서를 개발하는 등 많은 기업에서 연구가 진행되고 있다.

그중 혈당측정기는 진단시장의 20%이상을 차지하고 있으며 진단시장 중에서 단일 제품으로 가장 큰 시장을 형성하고 있다.

또 콜레스테롤 측정기는 심혈관질환자가 급속도로 늘고 있고 휴대가 가능하다는 편리함에 수요가 점차 증가하고 있다.

SD 마케팅팀 박성진 과장은 "최근 바이오를 접목시킨 바이오센서가 진단시장에서 다양하게 연구·활용되고 있다"며 "그중 혈당 측정기는 이미 상용화가 된 상태다"고 말했다.

이어 박 과장은 "의료계의 분위기가 예방의학과 맞춤형치료로 가고 있는데 이 모든 것이 이뤄질려면 정확한 진단이 뒤따라야 하고 이는 진단시장의 궁극적 목표다"고 강조했다.

이처럼 바이오센서 등에 대한 관심이 고조됨에 따라 높은 시장 성장률을 보이고 있는 혈당 바이오센서 제품뿐만 아니라 젖산, 콜레스테롤 등의 다양한 바이오센서 관련 수요가 커질 것으로 전망된다.

한편 국내 바이오 진단기기 시장은 아직까지 외국 제품에 대한 의존성이 높은 실정이며 아직 영세기업들이 대부분이기 때문에 정부에서의 자금적인 지원이 절실하다고 입을 모았다.

정부에서의 국책과제 사업 등이 이뤄지고는 있지만 현실적으로 소규모 R&D만 할 수 있을 뿐이라는 것.

A기업 B씨는 "바이오 진단 시장은 정보통신기술, 유전자 기술, 나노기술 등과 결합해 최근에 부각되고 있는 신분야기 때문에 좀더 많은 연구개발이 필요한 상태이며 좀더 경쟁력을 갖추기 위해서는 정부의 적극적인 지원이 필요하다"고 말했다.

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새로운 바이오마커 발굴 및 정확도 높여야
최근 예측의학의 일환으로 '바이오마커'가 주목받고 있는 가운데 아직도 임상에서 유용성을 검증하지 못했고 정확도를 높이는 기술과 새로운 바이오마커 발굴이 필요할 것으로 보인다.

기존의 의료시장에 적용되는 기술개발의 초점이 발병후 치료집중이였지만 예측의학 '바이오마커'가 '뜨거운감자'로 떠오르고 있다.

하지만 많은 전문가들은 바이오마커 기술이 실제 질병의 진단과 치료에 이용되기까지는 앞으로 갈 길이 멀었다고 입을 모았다.

바이오마커는 DNA, 대사물질, 단백질 등에서 유래된 단일 분자 또는 분자들의 패턴을 근거로 한분자적 정보로서 생명체내에 유전적 또는 후생유전적 변화의 영향으로 유발된 신체의 변화를 감지할 수 있는 지표다.

즉 현대인들이 가장 두려워하는 암, 심혈관 및 노인성 질환 등과 관련된 바이오마커를 탑재한 바이오칩을 사용해 질병에 걸릴 가능성을 예측하고 발병 요인들을 제거하거나 발병 초기에 개인별 안성맞춤 치료를 적용하면 '최소비용· 최대치료효과'를 볼수 있다는 것이다.

특히 바이오마커 발굴 연구는 게놈 프로젝트의 완성과 함께 탄력을 받아 각종 암, 심혈관 및 노인성 질환 등에 결정적인 단서를 제공할 많은 바이오마커들이 발견되고 있다.

세계 바이오마커 시장은 바이오마커 발견 임상실험 및 분자진단 적용으로 세분화되며 전체 시장 규모는 2007년 56억 달러에서 2012년 128억 달러로 연평균 18%씩 급속 성장할 것으로 예측된다.

이는 2012년 세계 바이오시장 예상규모 1088억 달러의 약 11.8%에 해당되며 전체 바이오시장 연평균 성장률 11~11.5%를 훨씬 상회하는 것이다.

특히 감염성질환진단은 2004년 1조6240억원에서 2009년 2조6460억원으로 연평균 성장률 10.2%를 보이고 있으며 암진단 분야는 2004년 1840억 규모에서 2009년 1조90억에 이르며 연평균 성장률이 40.5%에 달한다.

특허청 관계자는 "최근 암과 관련된 바이오마커의 출원과 감염증 및 심혈관 관련 바이오마커의 출원이 급증하고 있다"며 "바이오마커 관련 특허출원이2000년 15건에서 2008년 190건으로 급속히 늘고있다"고 말했다.

한국 Bio-IT파운드리센터 BIT융합기술 정책협의회의 '바이오마커 시장 동향 조사'에 따르면 현재 바이오마커 시장은 미국이 선두로 달리고 있으며 다른 선진국들 역시 마커시장에 본격 뛰어들고 있다.

다국적제약기업 역시 미래 의료시장의 변화가 치료에서 예방, 예후, 예측 및 개인별 맞춤의학으로 진행된다는 사실을 인지하고 이를 위해 신규 바이오마커를 발굴하고 이를 이용해 진단 및 치료제 개발에 활용하고자 자체연구 및 전략적 제휴를 활발히 하고 있다.

국내에서는 과기부의 인간유전체사업 등의 일부 세부과제들을 통해 각종 암 중심으로 바이오마커 후보유전자 및 단백질들을 발굴하고 있다.

하지만 여전히 기존의 공지된 유전자들을 이용하거나 다국적 진단회사의 원천 기술을 이용하고 있어 독자적인 바이오마커 확보가 필수적인 상황이다.

폐암진단마커 등을 연구하는 프로탄바이오 조제열 대표이사는 "바이오마커가 과연 질병의 특이적인 것을 찾을수 있느냐라는 회의적인 사람도 있다"며 "민감도와 특이도가 높은 바이오마커는 발굴하기도 쉽지 않을뿐더러 설사 발굴한다고 해도 실용화에 쓰여지는 것은 힘들다"고 말했다.

조 대표는 "최근에는 한 개의 바이오마커가 아닌 여러개의 바이오마커를 조합해 특이도와 민감도를 높이는 방향으로 연구가 진행되고 있으며 실용화에 쓰일수 있는 바이오마커에 점점 다가서고 있다"고 덧붙였다.

이와 관련해 한국생명공학연구원 유학숙 박사는 "최근 바이오마커에 대한 연구가 활발히 진행되고 유방암 등에서 마커 등을 활용하고 있다"며 "하지만 아직까지 민감도 등이 부족하고 마커의 양이 아주 작기 때문에 이를 검출 할 수 있는 첨단기술이 더 필요한 시점"이라고 지적했다.

또 유 박사는 "현대의학이 치료중심에서 예방·예측의학으로 바뀌고 있고 이에 따른 새로운 바이오마커를 발굴해 해외경쟁력까지 갖춰야 한다"고 강조했다.

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“불사화된 인간 신경줄기세포 태아 뇌세포 대체할 수 있어”

국내 연구진이 뇌졸중에 걸린 쥐에게 신경줄기세포를 이식해 치료하는데 성공해 불사화된 인간 신경 줄기세포가 논란이 되는 태아 뇌세포를 대체할 수 있을 것으로 보인다.

중앙대 의대 의학연구소 김승업 석좌교수는 인간 태아의 뇌에서 분리한 신경줄기세포를 뇌졸중에 걸린 쥐의 뇌에 이식·치료하는데 성공했다고 네이쳐의 자매저널 인 진테라피를 통해 최근 발표했다.

30일 논문에 따르면 뇌졸중(뇌출혈) 쥐 치료의 경우 연구팀은 쥐의 뇌혈관을 단백질 분해효소를 주입하여 뇌출혈을 일으킨 다음 뇌출혈 뇌 부위 근방에 미리 준비해 놓은 인간 신경줄기세포를 이식했다.

이 인간 신경줄기세포는 김 교수가 캐나다에서 태아의 뇌에서 분리한 것으로, 운반체 역할을 하는 레트로바이러스 벡터에 의해서 세포증식 유전자를 이들 줄기세포 에 도입한 `불사화(不死化)' 세포주다.

불사화 신경줄기세포에 글리아세포-유래 신경영양인자(GDNF) 유전자를 도입한 새로운 세포주를 제작하고 뇌졸중에 걸린 쥐의 뇌에 이식한 결과 양호한 치료효과가 있었다고 알려져 있다.

GDNF 신경영양인자는 파킨슨병, 루게릭병, 뇌졸중 동물에서 탁월한 치료효과를 보이고 있어서 환자에서 적용 하려하나 혈액-뇌관문을 통과 하지 못하고 뇌내에 투입해도 그 생존기간 이 짧아서 임상에서 사용할 수가 없었다.

이를 해결하기 위해서 GDNF 유전자를 탑재한 신경줄기세포를 이식하면 이들 세포가 뇌졸중 병변 부위로 가서 GDNF 신경영양인자를 산출하고 신경세포의 재생을 가져온다는 것.

이런 식으로 쥐의 몸 속에 이식된 줄기세포는 신경세포와 그 보조세포인 성상세포로 분화됐으며 뇌출혈로 죽어가던 신경세포를 재생시켰다. 또한 뇌출혈로 이상 증세를 보이던 쥐의 행동도 정상에 가까워졌다는 게 연구팀의 설명이다.

이에 앞서 연구팀은 척수손상, 헌팅톤병, 파킨슨병, 소아 라이소좀병 등의 쥐 모델에서도 같은 방식으로 치료 효과를 거둔 바 있다.

이는 신경줄기세포를 사용하는 기존 세포치료기술에 세포에 새로운 유전자를 도입하는 유전자 치료법을 결합시킨 형태의 `세포·유전자 치료법'이라 할수 있다.

이 기술은 현재 김 교수팀과 공동연구를 하고 있는 미국 로스앤젤레스 시티 오브 호프 메디컬센터의 아부디(Aboody) 교수팀에 의해 본격적인 임상을 앞두고 있다.

김 교수는 "태아 뇌조직을 환자에게 이식하는 신경세포 뇌 이식은 파킨슨병 환자를 대상으로 처음 시작돼 지금은 300건을 넘어섰지만 윤리적, 도적적, 법적인 논란이 끊이지 않고 있다"면서 "불사화된 인간 신경 줄기세포는 기존 치료법 이상의 효과를 내면서도 태아 뇌세포를 대체할 수 있다는 점에서 새로운 대안이 될 수 있을 것"이라고 말했다.

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차병원, 기존 역분화줄기세포 생산의 한계 극복


국내에서 세계 최초로 임상적용이 가능한 '역분화줄기세포' 확립기술이 개발됐다.

차병원그룹은 차병원 통합줄기세포치료연구소의 김광수 소장과 바이오 기업 차바이오앤디오스텍의 자회사 Stem Cell & Regenerative Medicine International사 연구팀이 세계 최초로 역분화 조절 단백질만을 이용한 역분화줄기세포 확립기술을 공동으로 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다.

이번 결과는 환자의 체세포로부터 이용해 역분화과정을 통한 줄기세포 확립 기술의 임상적용시 문제가 됐던 안전성 문제를 해결함으로써 임상수준의 줄기세포 확립 기술을 개발한 것으로 획기적인 연구성과로 평가받고 있다.

차병원에 따르면 역분화줄기세포란 환자의 체세포만을 이용해 무한대 증식능과 모든 세포로의 분화능을 지닌 배아줄기세포와 같은 만능세포를 확립하는 기술로서 2006년 일본 교토대학의 야마나카 교수팀에 의해 최초로 보고된 기술이다.

환자 자신의 체세포만을 이용하기 때문에 세포치료시 나타날 수 있는 면역거부반응을 원천적으로 해결해 줄기세포를 이용한 세포치료제의 가장 이상적 줄기세포 중 하나로 알려져 있다는 것.

또한 인간의 난자와 배아를 사용하는데 있어 발생하는 윤리적 문제를 완전히 해결할 수 있는 혁신적인 기술로서 인정돼 전 세계적으로 사상초유의 치열한 연구경쟁이 진행되고 있는 분야다.

그동안 역분화줄기세포 생산에 있어서 역분화를 조절하는 유전자를 발현하는 바이러스를 이용하거나 또는 각종 발암성을 나타내는 화학물질을 이용해 생산하는 방법으로만 가능한 것으로 알려져 있어 연구목적으로만 제한적으로 이용됐다.

이번 연구결과를 통해 역분화 조절 단백질(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc proteins)만으로 체세포를 줄기세포로 전환하는 기술을 개발함으로써 역분화줄기세포의 임상적용에 있어 한계로 작용했던 안전성 문제를 일시에 해결하게 됐다.

차병원 관계자는 "이번 개발된 기술을 바탕으로 의학적으로 안전한 맞춤형 역분화줄기세포은행을 구축하는 것이 가능하게 됐다"며 "차병원그룹이 보유하고 있는 망막상피세포, 인공혈액, 심혈관세포 등의 각종 줄기세포 분화기술에 접목한 세포치료제 개발을 진행할 방침이다"고 말했다.

한편 이번 연구성과는 하바드 대학에서 김광수 교수 주도하에 차병원 통합줄기세포치료연구소, 차바이오앤디오스텍의 미국 자회사인 Stem International사의 연구팀이 공동으로 진행했다.
Posted by 민승기 기자
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