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우리만의 기술로
첨단 바이오테크놀로지 시대 연다
줄기세포 분화 기술을 이용한 장 오가노이드 기술 및 상용화 원천 기술 개발
첨단 바이오테크놀로지 시대 연다
줄기세포 분화 기술을 이용한 장 오가노이드 기술 및 상용화 원천 기술 개발
한국생명공학연구원
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우리 정부는 바이오, 반도체 등 6대 첨단산업 분야에서 초강대국으로 도약하기 위해 육성전략을 발표하고 적극적인 지원을 추진하고 있다. 이 중 보건 안보 및 경제적 측면에서 중요성이 부각되고 있는 바이오산업이 주목받고 있다. 이런 가운데 한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 손미영 박사팀이 세계 최초로 장 오가노이드 원천 기술 개발 및 이를 실용화하는 데 성공함으로써 국내 바이오산업의 연구개발 행보와 정부의 바이오산업 육성전략에 가속도가 붙을 것으로 기대된다.
word 조범진 photo 김기남
세계 최초 장腸 오가노이드 성숙화 기술개발 성공
줄기세포 분화 기술을 이용한 장 오가노이드 기술 및 상용화 원천 기술 개발 연구과제는 인간 전분화능 줄기세포❶유래 장
줄기세포 및 심근세포를 포함하는 줄기세포치료제를
생산하고 상용화하기 위한 핵심 원천 기술을 개발하는 것이다. 그뿐만 아니라 국산화를 위한 핵심 기술도 확보해야 한다.
기존의 동물 유래 인자를 포함한 세포배양 시스템의 문제점과 해외 의존도를 해결할 수 있는 고품질 줄기세포치료제 생산 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 구체적으로 신소재 기능성 박막thin film을 이용한 조직tissue 맞춤형 세포배양 시스템 및 대체 분화인자를 이용한 배양배지culture medium❷를 개발해 임상 적용이 가능한 생체적합성 줄기세포 분화 기술과 생산 기술을 확립해야 한다.
기존의 동물 유래 인자를 포함한 세포배양 시스템의 문제점과 해외 의존도를 해결할 수 있는 고품질 줄기세포치료제 생산 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 구체적으로 신소재 기능성 박막thin film을 이용한 조직tissue 맞춤형 세포배양 시스템 및 대체 분화인자를 이용한 배양배지culture medium❷를 개발해 임상 적용이 가능한 생체적합성 줄기세포 분화 기술과 생산 기술을 확립해야 한다.
인간 전분화능 줄기세포 유래 기능성 장 오가노이드
(자료: KRIBB 손미영 박사 연구팀)
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손미영 박사는 “인간 전분화능 줄기세포 유래 장 오가노이드 기술은 2011년 미국 연구팀에서 개발되었으나 기능성과 인체 유사도가 낮아 실제로 사용하기에는 어려움이 있었다.
이에 우리 연구팀은 세계 최초 기술인 ‘오가노이드 성숙화 기술’을 개발해 인체 모사도가 높은 3차원 인간 장 오가노이드를 제작할 수 있는 기술을 개발했고, 이를
이용해
혁신신약first-in-class 재생치료제 개발, 오가노이드 기반 신약 평가 플랫폼 개발을 진행 중이다”라고 밝혔다.
아울러 손 박사는 “세포배양 시스템 자체를 새롭게 구축하기 위해서 줄기세포 전문가, 생체재료 전문가, 배양용기 기업, 배양배지 기업, 표준화 전문가들이 본 과제에 참여하고 있다. 각 분야의 연구자, 전문가들이 융합연구를 진행하는 것이라 처음에는 세포배양 조건 설정 등 새로운 시스템 도입을 위해 많은 노력이 필요했다”면서 “하지만 이러한 초기 조건 설정의 어려움을 넘어선 이후에는 장질환 치료를 위한 인간 장 줄기세포 대량 생산 기술과 생체적합성 배양 시스템을 확보해 특허 출원 및 논문 성과를 다수 발표할 수 있었다”고 말했다.
아울러 손 박사는 “세포배양 시스템 자체를 새롭게 구축하기 위해서 줄기세포 전문가, 생체재료 전문가, 배양용기 기업, 배양배지 기업, 표준화 전문가들이 본 과제에 참여하고 있다. 각 분야의 연구자, 전문가들이 융합연구를 진행하는 것이라 처음에는 세포배양 조건 설정 등 새로운 시스템 도입을 위해 많은 노력이 필요했다”면서 “하지만 이러한 초기 조건 설정의 어려움을 넘어선 이후에는 장질환 치료를 위한 인간 장 줄기세포 대량 생산 기술과 생체적합성 배양 시스템을 확보해 특허 출원 및 논문 성과를 다수 발표할 수 있었다”고 말했다.
- ❶ 인간의 몸을 구성하는 모든 세포로 분화할 수 있는 능력이 있는 미분화 세포를 말한다.
- ❷ 세포 및 미생물을 성장(배양)시키기 위해 사용하는 액체 혹은 젤 상태의 영양물질
실제 인간 장기 수준으로 대형화 프로젝트 진행 중
한편, 이번 개발 성공이 가져다준 또 다른 성과는 기술이전 및 상용화를 이끌어냈다는 점이다. 이와 관련해 손 박사는 “본 연구과제 수행을 통해 새로운 세포모델의 대형
기술이전과 줄기세포의 배양 효율성을 증진시키기 위한 모듈형 배양용기를 개발해 기술이전과 상용화에 성공했다”며, “국내 오가노이드 전문기업에 대형 기술이전 되어 상용화 기반을
마련했다. 오가노이드 재생치료제의 경우 2023년 5월 국가첨단전략기술에 지정되어 정부 지원과 전후방 산업 확대를 통해 속도감 있는 연구개발이 진행될 예정이다”고 밝혔다.
또한 개발 성과의 활용도와 파급효과가 클 것으로 전망했다. 과제 성공을 통해 동물실험을 대체 상호보완할 수 있는 최고 수준의 세포모델 확보 및 임상 실패율을 낮출 수 있는 전임상 모델 구축과 환자 맞춤형 고효율 신약개발플랫폼 개발에 활용 가능하다. 동시에 줄기세포 상용화를 위한 핵심 기술 및 소재의 국산화를 통해 해외 의존도를 낮추고 내수시장을 활성화할 수 있을 것으로 내다봤다.
끝으로 앞으로의 계획 및 목표에 대해 그는 “오가노이드 연구에 대해서 말하자면, 오가노이드를 재생치료제로 개발하는 연구가 상용화될 수 있도록 연구자로서 할 수 있는 비임상 연구를 완료해 상용화의 밑거름이 될 수 있는 연구 결과를 도출하고자 한다. 또한, 아직 오가노이드의 크기가 수 밀리미터 수준으로 작기 때문에 실제 인간 장기 수준으로 대형화하는 프로젝트를 진행하고 있다. 굉장히 어려운 과제지만 해당 분야 연구자로서 도전해야 한다는 소명의식을 갖고 매진하고 있다. 늘 그래왔듯이 훌륭한 동료들과 함께 즐겁게 연구하겠다”고 말했다.
또한 개발 성과의 활용도와 파급효과가 클 것으로 전망했다. 과제 성공을 통해 동물실험을 대체 상호보완할 수 있는 최고 수준의 세포모델 확보 및 임상 실패율을 낮출 수 있는 전임상 모델 구축과 환자 맞춤형 고효율 신약개발플랫폼 개발에 활용 가능하다. 동시에 줄기세포 상용화를 위한 핵심 기술 및 소재의 국산화를 통해 해외 의존도를 낮추고 내수시장을 활성화할 수 있을 것으로 내다봤다.
끝으로 앞으로의 계획 및 목표에 대해 그는 “오가노이드 연구에 대해서 말하자면, 오가노이드를 재생치료제로 개발하는 연구가 상용화될 수 있도록 연구자로서 할 수 있는 비임상 연구를 완료해 상용화의 밑거름이 될 수 있는 연구 결과를 도출하고자 한다. 또한, 아직 오가노이드의 크기가 수 밀리미터 수준으로 작기 때문에 실제 인간 장기 수준으로 대형화하는 프로젝트를 진행하고 있다. 굉장히 어려운 과제지만 해당 분야 연구자로서 도전해야 한다는 소명의식을 갖고 매진하고 있다. 늘 그래왔듯이 훌륭한 동료들과 함께 즐겁게 연구하겠다”고 말했다.
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세계 최초 기술인 ‘오가노이드 성숙화 기술’을 개발해 인체 모사도가 높은
3차원 인간 장 오가노이드를 제작할 수 있는 기술을 개발한 손미영 박사 연구팀
3차원 인간 장 오가노이드를 제작할 수 있는 기술을 개발한 손미영 박사 연구팀
지속가능한 바이오 기술개발을 위해
인공지능AI 및 빅데이터, 미래 모빌리티, 로봇 등 물리적 기술과 함께 4차 산업혁명의 핵심 중 하나가 바로 바이오 기술이다. 1980년대 대학과 연구소를
중심으로
첫걸음을
걷기 시작한 우리의 바이오 기술개발은 1990년대 바이오 벤처기업의 등장으로 가속도가 붙을 것으로 기대를 모았다. 하지만 글로벌 제약산업을 필두로 한 바이오 기술 선진국에
비해서는 성과 면에서 아쉬움이 적지 않았다.
이에 따라 정부는 바이오 기술을 새로운 미래 성장 동력으로 삼고 적극적인 지원과 육성 전략을 통해 글로벌 바이오 강대국으로의 도약을 모색하고 있다. 이런 가운데 한국생명공학연구원의 손미영 박사가 개발 및 실용화에 성공한 ‘줄기세포 분화 기술을 이용한 기능성 장 오가노이드 기술’은 국내 연구진이 순수 국내 기술로 개발에 성공했다는 측면에서 큰 의미를 지닌다.
특히 한 가지 눈여겨볼 것은 연구과제의 지속가능성이다. 한국산업기술기획평가원KEIT의 바이오산업기술개발사업의 경우, 지원과제의 카테고리와 지원 규모, 능동적인 연구개발 혁신 과제의 삽입 등 사업의 지속가능성 확보를 목표로 운영한다. 장기 계획에 대한 안정성을 과제 수행자들에게 제공함으로써 연구 및 기술개발의 최적 경로를 제시하며 연구자들의 연구환경 조성에 힘쓰고 있다.
이에 따라 정부는 바이오 기술을 새로운 미래 성장 동력으로 삼고 적극적인 지원과 육성 전략을 통해 글로벌 바이오 강대국으로의 도약을 모색하고 있다. 이런 가운데 한국생명공학연구원의 손미영 박사가 개발 및 실용화에 성공한 ‘줄기세포 분화 기술을 이용한 기능성 장 오가노이드 기술’은 국내 연구진이 순수 국내 기술로 개발에 성공했다는 측면에서 큰 의미를 지닌다.
특히 한 가지 눈여겨볼 것은 연구과제의 지속가능성이다. 한국산업기술기획평가원KEIT의 바이오산업기술개발사업의 경우, 지원과제의 카테고리와 지원 규모, 능동적인 연구개발 혁신 과제의 삽입 등 사업의 지속가능성 확보를 목표로 운영한다. 장기 계획에 대한 안정성을 과제 수행자들에게 제공함으로써 연구 및 기술개발의 최적 경로를 제시하며 연구자들의 연구환경 조성에 힘쓰고 있다.
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한국생명공학연구원
K-바이오의 새로운 물결을 선도하는 글로벌 연구원
1985년 유전공학센터로 시작한 한국생명공학연구원은 1999년 독립법인이 되었다.
바이오 분야 최대 규모 정부출연 연구기관으로 첨단 생명과학 기술 분야 원천 기술 개발·보급 및 바이오경제를 견인하고, 국내외 생명과학 연구를 위한 공공인프라 지원 임무를 수행하고 있다.
바이오 분야 최대 규모 정부출연 연구기관으로 첨단 생명과학 기술 분야 원천 기술 개발·보급 및 바이오경제를 견인하고, 국내외 생명과학 연구를 위한 공공인프라 지원 임무를 수행하고 있다.
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개발기술의 자유로운 개방과
상용화 제도 유연성 필요하다
상용화 제도 유연성 필요하다
KEIT의 새로운 융합 분야 및 행정업무 지원 큰 힘 돼
개방형 혁신 시스템 및 연구 플랫폼 도입 등 고도화 시급
줄기세포융합연구센터에 대한 소개와 연구 분야는?
약 50명으로 구성된 줄기세포융합연구센터는 연구원 내에서도 큰 규모의 센터다. 줄기세포 그리고 줄기세포를 이용해 만든 오가노이드를 주로 연구하고
있으며, 유전자치료제, 세포치료제 등 첨단 바이오의약품 연구를 진행하고 있다. 아울러 우리 연구팀은 선임 및 전임 연구원, 박사후 연구원,
과학기술연합대학원대학교UST
학생들을 비롯해 현재 12명의 연구원으로 구성되어 있다. 주로 인간 전분화능 줄기세포를 이용해 제작한 장 오가노이드 원천 기술 개발과 활용 기술 및 상용화 기술을 개발하고
있다.
이번 연구과제는 한국산업기술기획평가원KEIT의 지원을 받아 진행했다. 이 과정에서
나타난
긍정적인 파급효과는 무엇인지?
원천 기술 개발에 머무르지 않고 최초 신규 과제 수요 조사, 개념계획서 평가를 통한 사업계획서 구체화 등 일련의 과정을 거쳤다. 그리고 새로운 융합
분야의 지원을 받아 신기술을 빠르게 개발하고, 기술이전을 통한 상용화까지 성공할 수 있었다. 또한 KEIT의 지원으로 행정업무 역시 도움을 받으며 원활하게 진행했다. 다시
한번 감사의 마음을 전한다.
연구개발R&D의 정의가 무엇이라 생각하는가?
R&D는 기초 연구를 통한 원천 기술 개발에 그쳐서는 안 되고 원천 기술을 이용한 응용 및 활용 기술개발, 상용화 기술까지 포함되어야 한다는 점을
염두에 두고 연구를 진행하고 있다.
국내 바이오산업 발전을 위해 필요한 산업생태계 및 연구개발 시스템은 무엇인가?
미래 핵심 바이오 분야에 대한 집중 지원 및 융합기술 연구개발을 위해 개방형 혁신 시스템을 도입해야 한다고 생각한다. 정부 주도의 연구개발 외에도
산업계, 연구계, 학계가 주도적으로 참여할 수 있는 개방형 연구플랫폼이 마련되어 새로운 시장을 창출하고 기술의 가치를 제고할 수 있어야 한다고 본다. 아직은 개발된 기술의
자유로운 개방과 상용화를 위한 제도가 경직되어 있다고 생각한다.