‘동물장기·미니장기’ 한국이 이끈다...주목해야 할 기업은

[이데일리 송영두 기자] 최근 미국에서 심장병 환자를 대상으로 한 돼지 심장 이식 수술이 성공하면서 화제다. 지난해 돼지 신장을 뇌사상태 환자에게 성공적으로 이식한 데 이어 이번 돼지 심장 이식까지 이뤄내면서 동물장기 및 인공장기 관련 기업들이 주목받고 있다. 특히 한국은 동물장기와 미니장기라 불리는 오가노이드 분야에서 세계적 기술력을 보유하고 있는 것으로 평가받는다.

지난 10일 뉴욕타임스 등 외신에 따르면 미국 메릴랜드대 의대 연구진이 57세 심장병 환자에게 형질전환돼지 심장을 이식하는 수술을 해 성공적으로 마쳤다. 수술을 집도한 버틀리 그리피스 메릴랜드 의대 교수는 “면역 거부반응 징후가 나타나는지 지속 확인해야 한다”면서도 “이번 이식이 향후 장기 이식과 관련해 분수령이 될 것”이라고 평가했다.

보건복지부에 따르면 2020년 기준 국내 장기이식 대기자 수는 4만7706명이지만 장기이식 충족률은 9.5%에 불과하다. 세계 주요 국가들은 정부 또는 민간 차원에서 동물장기 또는 미니장기(오가노이드)를 개발 중이다. 글로벌 인포메이션에 따르면 세계 인공장기 시장 규모는 2023년까지 53억 7000만 달러에 달할 것으로 예측된다. 한국은 제넨바이오와 티앤알바이오팹이 이종장기이식 분야와 오가노이드 분야를 선점하고 있다.

(자료=제넨바이오)

◇세계적 기술력 ‘제넨바이오’, 임상 1상 문턱 넘으면 상업화 눈앞

국내 유일 이종장기 개발 기업 제넨바이오(072520)는 삼성서울병원에서 장기이식센터장을 역임한 형질전환돼지 이식 연구 분야 최고 전문가인 김성주 대표가 설립했다. 여기에 정부가 주도한 바이오이종장기개발사업단 박정규 전 단장(서울대 의대 교수)도 사외이사로 합류한 상태다. 특히 김 대표는 삼성서울병원 재직 당시 돼지 심장을 원숭이에게 이식해 6개월 생존에 성공할 정도로 이종이식 분야에서 세계적 기술력을 확보한 것으로 평가받는다.

제넨바이오 측은 “한국은 20여 년 전부터 정부가 국가과제로 이종장기 이식 연구를 진행해왔다. 제넨바이오가 복지부 과제를 다 수행하고 있다. 이종장기에 대한 비임상 실험 데이터는 세계에서 가장 앞서있다”고 자부했다. 제넨바이오는 2019년 식약처에 1형 당뇨병 환자에게 사용되는 이종췌도 임상 1상을 신청했다. 올해 승인을 기대하고 있다. 피부 혈관 조직 제품은 오는 2월 말 GMP 시설이 완공되면 바로 제품화가 가능하다.

이종이식 관련 글로벌 톱티어 기업은 미국 이제네시스가 꼽히지만 연구자 임상 단계고, 형질전환 돼지와 영장류실험센터를 확보하지 못해 자체 후속 연구가 어려운 처지다. 반면 제넨바이오는 형질전환돼지를 확보한 것과 이를 안전하고 깨끗한 환경에서 사육하고 연구할 수 있는 영장류시험센터와 GMP 시설을 확보하는 등 이종장기이식 플랫폼을 보유해 이제네시스보다 빠른 개발이 가능한 것이 높은 평가를 받고 있다. 제넨바이오 관계자는 “3가지 유전자를 제거한 형질전환돼지를 확보하고 있다. 장기마다 필요한 유전자가 달라 다양한 유전자를 추가해 테스트하고 있다”며 “이종췌도는 임상 승인을 받고 1상만 성공적으로 완료하면 올해 안으로 사업화 진행에 속도가 붙을 것으로 기대하고 있다. 이종장기 임상은 신약과 다르게 대규모 테스트가 아니라 적은 인원을 대상으로 유효성을 검증하기 때문에 짧은 기간이 소요된다”고 강조했다.

◇삼성전자도 투자한 미니장기...티앤알바이오팹 주목

일명 미니장기로 불리는 오가노이드는 차세대 생명공학기술로 꼽힌다. 지난 2020년 삼성전자(005930)도 삼성미래기술육성사업을 통해 오가노이드 연구(오가노이드 활용 알츠하이머 세포치료제 전용 평가모델)를 지원하고 있을 정도다. 오가노이드는 줄기세포 등으로부터 분리한 세포를 3D배양법으로 재조합해 만든 장기 특이적 세포 집합체다. 신약과 인공장기 개발이 가능하고, 안전성과 유효성 여부도 판단할 수 있는 등 다양한 활용성이 장점이다. 이 분야 국내 최고 기술력을 가진 기업으로는 티앤알바이오팹이 거론된다.

글로벌 오가노이드 시장 리드 기업은 미국 3D나믹스(3Dnamics)와 네덜란드 허브(hub), 캐나다 스템셀(STEMCELL) 등이 꼽히지만 오가노이드 핵심인 3D바이오프린팅 기술에서는 티앤알바이오팹(246710)이 월등한 기술을 보유하고 있다는 게 업계의 평가다. 3D바이오프린팅은 다양한 재료와 방식으로 복잡하고 정밀한 3차원 구조체를 제약하는 기술이다. 인공조직, 인공장기, 세포 구조체 제작 분야 최적의 기술로 평가된다. 바이오잉크와 3D바이오프린팅 기술로 세포들을 이상적으로 배열시켜 실제 조직과 유사한 오가노이드를 만들 수 있다. 높은 기술력에 존슨앤드존슨이 러브콜을 보내 생체조직 스캐폴드를 공동개발 중이다.

이 회사는 피부 독성을 실험하기 위한 피부 오가노이드 ‘TnR LabSkin’과 간 독성 시험에 필요한 간 오가노이드 ‘TnR LabLiver’를 개발 중이다. 티앤알바이오팹 관계자는 “해당 기술은 치료 목적 간세포와 혈관을 한 번에 프린팅해 체내 이식 효율을 높일 수 있는 기술이다. 국내 및 미국, 일본에 특허 등록이 완료됐고, 유럽, 중국에서도 특허 등록이 진행 중이다. 다수 글로벌 제약사에서 관심을 나타내고 있다”고 말했다.