"인체 장기 특성 모사한 조직칩, 개인 맞춤 의료 앞당긴다" [제11회 서울국제신약포럼]

기조강연
크리스토퍼 휴 UC 생화학분자생물학 학장
환자·종양별 특성따라 약물 적용..동물임상보다 정확한 3차원 검사..효과 검증 빨라지고 비용도 낮춰

크리스토퍼 휴 UC 생화학분자생물학 학장

파이낸셜뉴스와 한국화학연구원이 20일 서울 여의도 콘래드호텔에서 개최한 제11회 서울국제신약포럼에서 주요 VIP들이 기념촬영을 하고 있다. 앞줄 왼쪽부터 김주영 보건복지부 한의약산업과 과장(전 보건산업진흥과 과장), 황연하 동화약품 연구소 이사, 이병건 SCM생명과학 대표, 전재호 파이낸셜뉴스 회장, 이의경 식품의약품안전처 처장, 전혜숙 국회보건복지위원회 위원, 원희목 한국제약바이오협회 회장, 김성수 과학기술정보통신부 과학기술혁신본부 본부장, 강경선 서울대학교 교수, 손지웅 LG화학 생명과학사업본부장, 김주현 파이낸셜뉴스 사장, 곽인찬 파이낸셜뉴스 논설실장. 둘째줄 왼쪽부터 남상인 파이낸셜뉴스 부사장, 송경진 파이낸셜뉴스 글로벌이슈 센터장, 오동훈 스템랩 대표, 정가영 GSK 연구위원, 최낙원 KIST 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템연구단 책임연구원, 배명애 한국화학연구원 센터장, 조희영 한국화학연구원 책임연구원, 정초록 한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 책임연구원, 신홍범 파이낸셜뉴스 편집국장. 셋째줄 왼쪽부터 서경춘 과학기술정보통신부 생명기술과 과장, 오준교 휴온스 중앙연구소장, 천승훈 동화약품 고문, 김창균 한국화학연구원 부원장, 이승규 한국바이오협회 부회장, 최경현 제주대학교 메카트로닉스공학과 교수, 크리스토퍼 휴 캘리포니아대학교 생화학분자생물학 학장, 장신재 셀트리온 사장, 김정민 제일약품 신약연구소장, 김정식 한국GSK 상무. 사진=박범준 기자

"궁극적인 목표는 개인 맞춤 의료다. 환자의 종양을 잘라내 세포 배양을 하고 거기에 여러 약물을 넣어보면 어떤 약물이 가장 치료가 잘 되는지 알 수 있다. 그렇게 되면 환자의 서로 다른 특성에 맞춰 약물을 적용할 수 있게 된다."

크리스토퍼 휴 캘리포니아대학교 생화학분자생물학 학장이 20일 파이낸셜뉴스와 한국화학연구원이 서울 여의도 콘래드호텔에서 개최한 제11회 서울국제신약포럼에서 밝힌 조직칩 활용의 궁극적 방향이다. 조직칩은 간·신장 등 장기에서 추출한 세포와 조직을 배양하는 방법으로, 인체 장기의 기능과 특성을 모사한 칩이다.

■"조직칩, 빠르게 검증으로 비용 낮춰"

'조직칩 적용을 위한 기능적 혈관망에 관한 조직 공학'을 주제로 기조강연을 진행한 휴 학장은 혈관화된 미세 종양, 혈관화된 미세 장기, 칩에 있는 혈액·뇌 장벽 등의 효과에 대해 발표했다. 특히 대장 종양에 대한 연구를 예로 들며 "대장암 환자의 종양 조직을 잘라낸 후 장치에 넣으면 종양 세포를 배양할 수 있다"며 "이 디바이스에 약물을 투여하면 어떤 약물이 환자의 종양 치료에 효과적인지 알 수 있어 환자별·종양별 특성에 맞춰서 약물 적용이 가능하다"고 강조했다.

휴 학장은 무어의 법칙과 이룸의 법칙을 설명하며 조직칩의 효율성을 설명했다. '인터넷 경제의 3원칙' 중 하나인 무어의 법칙은 마이크로칩의 밀도가 24개월마다 2배로 늘어난다는 법칙이고 이룸의 법칙은 무어의 법칙과 반대되는 바이오테크 특유의 문제를 설명하기 위해 만들어졌다.

휴 학장은 "신약개발에는 무어의 법칙보다는 이룸의 법칙이 적용된다. 하나의 신약을 개발하기 위해서는 6~7년이 소요되고 25억달러(약 3조원) 정도가 든다"면서 "연구한 수천만개의 화합물 가운데 독성 등을 테스트하면 5~10개의 화합물을 골라낼 수 있고 최종단계에서 하나의 약을 만들게 된다. 그러나 약으로 인정받기 위해서는 미국 식품의약국(FDA)의 인정을 받아야 하는데 쉽지 않다"고 말했다. 그는 이어 "우리가 하는 것은 이 비용을 낮춰 효율성을 높이는 것"이라며 "실패를 하려면 빨리 실패해야 비용이 줄어든다. 3단계 임상에서 실패하면 수십억달러가 들지만 전 임상단계에서 실패하면 수백만달러만 든다. 조직칩과 3차원 오가노이드를 활용한 연구가 비용을 줄여준다"고 설명했다.

■"3차원 적용해 동물 임상보다 정확"

휴 학장은 3차원 스크리닝(검사)을 통해 동물임상보다 더 인간에 맞는 실험이 가능하다고 자신했다. 그는 "우리는 3차원에서 산다. 특히 세포는 단독으로 존재하는 것이 아니라 다양한 세포들이 조직으로 만들어져 있다"며 "하나의 세포타입만 볼 수 있는 2차원 분석에서는 발견되지 않았던 것들이 3차원 검사에서는 발견할 수 있다"고 주장했다. 휴 학장은 이어 "검사를 하기 위해서는 인간의 조직이 필요하다"며 "쥐는 간과 심장의 조직이나 수명 등이 인간과 달라 적합한 모델로 볼 수 없다. 쥐는 18개월 살지만 인간은 100년을 산다. 인간의 심장은 1분에 70번 박동하지만 쥐는 300번 박동한다. 흥분하면 더 차이난다"고 말했다.

휴 학장은 또 "혈관이 있는 조직이 가장 좋은 조직"이라며 "세포, 나노입자 등을 통해서 혈관을 통과해서 조직까지 전달할 수 있다.

그래서 우리는 3차원 조직을 통해 인간과 유사한 혈관 모델이 필요하다"고 덧붙였다. 그는 실제로 혈관화 된 미세 장기와 종양, 혈액·뇌 장벽 등을 연구한다.

그는 마지막으로 "혈관화 된 (세포) 조직은 종양을 포함한 혈관·조직 간 상호 작용을 연구가능하게 하고, BBB 모델은 많은 생체 내 구조, 유전자를 발현하고 기능케 한다"며 "(조직칩 등 대체 임상은) 결장, 뇌, 췌장, 골수, 심장 및 생체를 포함해 여러 조직과 질병을 모델링할 수 있다"고 주장했다.

특별취재팀 정명진 차장(팀장) 홍석근 박소연 구자윤 한영준 송주용 기자 강현수 김대현 김묘섭 김서원 박광환 이용안 윤은별 전민경 인턴기자

[e-mail] 한영준 기자