오가노이드 대량생산 플랫폼
연구개발 기업
라다하임은 유전자편집기술과 3D 바이오프린팅 기술을 기반으로 독성/유효성 평가를 위한 오가노이드의 대량생산 플랫폼을 제공하고자 하는 바이오벤처입니다.
1. Company Overview
라다하임이 다루는 오가노이드란 현재 신약 개발 등에 있어 동물실험을 대체할 수 있는 기술로 크게 각광받고 있습니다. 단일 장기에 대한 독성/유효성 평가에 대해서는 이미 많은 연구개발이 이루어진 상태로 당사는 바이오 3D프린팅 기술과 생산공학, 마이크로유체역학 등의 기술을 접목하여 이러한 오가노이드를 대량생산할 수 있는 플랫폼을 개발 하고자합니다.
특히, 유전자 가위를 이용한 역분화 줄기세포의 세포주 확보를 통하여, 임상진행이 어려운 희귀 유전질환에 대한 오가노이드 질병모델을 개발하여 신약개발의 기간과 비용을 현저하게 단축 시킬 수 있는 기술을 제공하고자 합니다. 이 기술이 많은 데이터가 축적 될 경우, 임상시험을 대체할 수 있는 human-on-a-chip기술과 추후 재생치료를 위한 인공장기 기술에 까지 응용이 될 것이라고 믿습니다
저희의 팀구성은 MIT 기계공학과 박사 출신의 다양한 재생의학, 마이크로유체역학, 바이오 3D프린팅, 조직공학 등을 연구하고 사업개발을 총괄해 본 경험을 가진 대표이사, CRISPER-Cas9 연구로 피츠버그 약학박사를 졸업한 연구소장, iPSC 및 다양한 줄기세포를 배양한 및 사업화 경험을 가진 실무연구원 그리고 오랜 시간 대표이사와 함께 BD 및 RA역할을 수행해온 하버드대 출신 부사장은 동사의 목표를 수행하기에 적합한 인재로 구성 되었습니다.
그 뿐만 아니라 미국 Lesley대학교 미술심리치료 석사학위를 가진 HR전문가와 17년 공무원 경력의 경영지원팀장으로 구성된 라다하임의 팀원들은 모두 각자의 위치에서 역할을 다하고 있습니다. 또한, 핵심 임직원의 해외 거주 경험 및 원활한 영어 의사소통 능력을 토대로 해외 고객사 및 OECD, NIH, EMA 등의 유관기관과의 미팅 및 승인, 규제, 표준화 관련 협상 및 논의가 가능하여 개발된 제품의 빠른 해외시장 공략을 가능하게 해 줄 것으로 믿습니다.
2. Business Area: Organoids
오가노이드는 시험관 내 줄기세포에서 배양한 인간 장기의 3차원 모델입니다. 오가노이드는 연구자들이 통제된 환경에서 특정 유형의 세포에 대한 잠재적인 치료 효과를 연구할 수 있게 해주기 때문에 약물 발견 및 맞춤 의학을 위한 유망한 도구로 부상했습니다. 특히 전통적인 2차원 세포 배양이 질병의 복잡성을 정확하게 나타내지 못하는 암과 같은 질병 치료법을 찾는데 특히 중요합니다.
위에 언급한 오가노이드의 특성에 따라, 국내외 많은 연구소와 회사에서 재생의료용 치료제 개발과 동물실험을 대체할 수 있는 새로운 전임상 모델로 각광받고 있습니다. 특히 신약개발을 위한 전임상 모델로, 기존의 2D 세포배양법으로 인하여 정확하게 모사하지 못했던 기능을 재현할 수 있으며, 동물과 인간의 종간의 불균형으로 인해 발생한 전임상과 임상 데이터의 불일치를 해결할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
성공적인 오가노이드의 활용을 위한 선행조건으로 양질의 세포주 확보가 매우 중요합니다. 현재 오가노이드 기술은 대부분 체세포에서 유래한 역분화 줄기세포를 이용하여 조직을 배양하는데, 질병모델(유효성 입증)이나 안전성 테스트용 오가노이드의 경우 다양한 인종, 연령, 성병에 따른 유의미한 통계데이터를 확보할 수 있는 다양한 세포주의 공급이 가능해야 합니다.
또한, 임상/전임상에 전체 혹은 일부적용을 위해서는 반드시 표준화 공정이 확보되어야 합니다. 여기서 표준화라 하면, 어느 누가, 어디에서, 언제 만들더라도 항상 같은 결과를 제공해 줄 수 있어야 한다는 의미입니다. 이러한 표준화 공정이 오가노이드를 활용한 비임상/임상 시험 대체의 key factor라고 보시면 됩니다.
다시 말해서, 오가노이드가 실제 동물시험을 대체할 수 있는 기술로 인정받고 당사가 해외에 성공적으로 진출하기 위해서, 다음과 같은 6가지 항목을 해결해야 합니다.
- 동등성
동등성은 타겟 장기와 오가노이드가 동일한 기능을 구현해 내야한다는 것입니다. 간 오가노이드는 간이라는 장기의 해독기능을, 신경 오가노이드라고 하면, 자극의 반응과 전달하는 기능을 수행해야 합니다. - 인체유래
인체유래는 다른 종(쥐, 개, 원숭이 등)이 아닌 인간의 세포로 제작된 오가노이드 이어야 인간의 유전학적 특성을 정확하게 나타낼 수 있음을 말합니다. 많은 유전자치료제의 경우, 동물실험과 임상에서 현저한 유효성 차이를 발견하게 되는데, 근본적인 문제가 인간과 동물의 서로다른 유전자 구조와 정보에 있다고 보시면 됩니다. - 재현성
재현성은 앞서 언급한 어느 누가, 어디에서, 언제 만들더라고 항상 같은 결과(품질)를 제공해 줄 수 있어야 한다는 것을 의미합니다. 이는 표준화와도 연결되는 부분입니다. - 표준화
표준화는 특정 장기에 대한 독성이나 유효성을 평가하기 위한 도구로써 오가노이드를 적용할 때, 어떤 프로토콜에 따라 어떤 기능을 수행할 수 있을 때, 그 약물의 형태나 투여방법, 오가노이드의 크기 및 분화상태, 약물의 노출 방법, 시간 등의 일련의 프로세스와 프로토콜이 항상 일정한 결과를 가져올 수 있도록 정리되어야하고, 기록되어야하며, 범용적으로 인정받을 수 있어여 합니다. 이를 우리는 표준화라고 하며, 아직 오가노이드의 신약개발이나 세포치료제로써의 적용을 위한 표준화 프로토콜이 정립되어 있지는 않습니다. - 자동화
자동화는 추후 표준화/재현성을 갖추게 되었을 경우, 공정자동화/공정 최적화를 위해 필요한 기술이며, 이는 오가노이드의 생산 수율을 높여주며, 생산단가를 낮추어 주어 그 만큼 제품으로서의 경쟁력을 키워 줄 수 있는 기술입니다. - 인지도
인지도는 마케팅 측면에서 전세계 시장을 공략하기 위해 반드시 해결해야하는 문제로, 대한민국의 조그만 벤처기업이 만든 오가노이드를 전세계 제약사 및 신약개발 회사들이 사용할 제품으로 홍보하기 위해서는 유명한 파트너와의 협업이 필요하며, 저희는 오랜기간 줄기세포 오가노이드의 상용화를 위해 준비해온 독일의 Fraunhofer IBMT를 유럽시장 진출을 위한 파트너로 선정하였습니다.
오가노이드 기술은 약물 개발과 맞춤형 의학 분야에 큰 잠재력을 가지고 있지만, 그 중 가장 큰 문제점은 생산과정에서의 표준화 부족입니다. 현재의 수동적인 생산 과정은 시간이 많이 소요되며 노동 집약적이며 확장성에 제한이 있습니다.
일관된 품질을 유지하기 위해서는 표준화가 중요하며, 이는 안정적이고 재현 가능한 실험 결과를 위해서 필수적입니다. 생산에 관여하는 많은 변수들(줄기세포의 유형, 배양조건, 분화 프로토콜 등)이 결과물의 특성에 중요한 영향을 미치므로, 심지어 같은 연구실에서도 실험 결과에 불일치가 나타날 수 있습니다.
역분화 줄기세포는 그 분화능이나 윤리적으로 다소 자유로운 장점 때문에 재생치료로 보다는 독성/유효성 시험을 위한 장기재생의 도구로 많이 쓰여 왔습니다. 이에 유전자편집기술을 이용하여, 특정한 유전자로 인하여 발현되는 질병모델을 구현하기 위한 특성화된 역분화 줄기세포주의 확보는, 오가노이드의 대량 생산 및 표준화 플랫폼이 완성되었다는 가정하에, 추후 유효성 테스트를 위한 오가노이드 패널에 특정 질환에 대한 질병모델을 제공할 수 있으며, 추후 이는 새로운 비임상 시험법으로 개발이 가능하며, 동물시험 대체는 물론 임상시험 자체도 대체 할 수 있는 기술로 인정 받을 거라 생각됩니다.
오가노이드는 단순한 구 형태의 세포덩어리가 아닌 3차원형태의 장기로 분화가 이루어져야 하는데, 아직까지 완벽한 3차원 형태의 오가노이드를 형성하도록 하는 기술은 상용화 하지 못하고 있습니다.
한 예로 중력장을 제거하기 위해, 우주공간에서 오가노이드를 분화/제조하려는 연구가 실제 NASA와 NCATS(NIH산하기관)의 지원으로 수행되고 있으며, 다양한 3차원 배양시스템 개발연구가 활발히 진행중에 있습니다. 당사 또한, 획기적인 방법으로 실시간 모니터링 및 배지교환이 가능하며, floating culture가 가능한 시스템을 개발하였고, 현재 세분화된 특허 출원을 위한 실험 중에 있습니다.
오가노이드의 성공적인 대량생산을 위한 기술 중 한 가지는 바이오잉크 기술입니다. 이는 각종 물질들이 적당한 크기와 계산된 생분해 효과를 낼 수 있으며 이를 잘 활용하기 위해서는 줄기세포의 성장과 분화에 맞도록 바이오잉크 물질, 농도, 첨가물, 분산도 등이 최적화 되어야하는 3D 바이오프린팅 활용 기술이 필요합니다. 당사의 연구원들이 관련된 백그라운드와 오랜 경험을 활용하여 간 오가노이드를 위한 바이오잉크 조성물을 최적화 하고 있으며, 장기별로 다양한 제품을 출시할 예정에 있습니다.
3. Strategic Plan
당사의 제품을 판매하기 위한 사업전략은 당사의 오가노이드가 제품화되어 정식으로 독성/유효성 시험의 표준화된 시험법으로 인증을 받기 전화 받은 후로 나뉩니다. 아직까지 오가노이드에 대한 독성/유효성 평가 결과로 공인성적서를 발급하거나 가이드라인으로 인정받은 사례가 없을 뿐더러, 아직 법제적인 제도도 구비 전이기 때문에, 이에는 최소 3-5년의 시간이 걸릴 것으로 예상됩니다.
저희는 그 때까지 오가노이드 대량생산 및 표준화 플랫폼을 각 장기별로 최적화 할 것이며, 승인이 가능해지는 시점부터 제약사나 CRO업체를 대상으로 한 제품 판매에 주력할 계획입니다. 그 이전에는 독성오가노이드 및 단일유전자에 의한 희귀병 치료제 개발업체를 대상으로한 유효성 질병모델을 개발하여 새로운 비임상 방법으로 개발하는 연구용역을 수주하려 합니다. 인하우스에서는 drug repositioning을 통한 의약품 자산 확보를 통해, 글로벌 빅파마를 대상으로 licensing out하는 전략으로 시장에 접근할 것입니다.
수요처에 따른 매출처로는,
1. 정부 및 대학주도의 동물대체시험법 개발을 위한 국책과제 및 가이드라인 확립을 위한 프로젝트가 있고,
2. 바이오텍 및 제약사 중 후보물질의 발굴, 특정 유전자로 발병하는 유전병 치료제 개발 회사가 있습니다.
3. CRO업체 역시 새로운 동물개체 시험법
4. 개발을 통한 본인들의 사업영역 확장하는 모델과 일부 법이 허용하는 국가에서는 개인맞춤형 스크리닝 서비스를 이용하는 곳이 당사의 주요 수요처가 되겠습니다.
수익을 창출하기 위한 방법으로
- 오가노이드 에세이를 직접 판매하는 제품 판매 모델, 이는 승인 전/후 연구용과 비임상용으로 모두 판매가 가능합니다. (현재, 미국 기반 오가노이드 선두업체인 E사는 시스템 3억, 1개의 소모성 오가노이드 테스트 키트를 1,500만원에 판매 중에 있습니다.)
- 두 번째로는 NRDO 중견 제약사를 대상으로한 연구용역(서비스)을 제공하는 모델입니다. 그들이 개발한 물질을 당사 실험실에서 당사가 제작한 오가노이드로 시험하여 최적의 약물이나 조성물에 대한 결과물을 제공하는 것입니다.
- 세 번째로는 당사 인하우스에서 개발하거나 의뢰사에 요구에 맞도록 의약품 자산을 개발/확보 한 후 이에 대한 의약품 자산을 로열티 기반으로 판매하는 것입니다. 실제, 미국의 로열티파마라는 곳은 의약품의 로열티에 대한 자산만 확보하여 36조라는 시총을 갖는 거대한 기업이 된 사례도 있습니다.
저희는 이러한 3가지 방법으로 글로벌 시장에 빠르게 진입하고자 합니다.
해외 진출 순서는 유럽, 미국, 동남아시아, 일본, 중국, 중동을 순차적으로 공략할 예정으로, 가장 먼저는 유럽과 미국 시장을 공략할 것입니다.
유럽쪽 파트너로서 Fraunhofer IBMT와 긴밀한 업무협력을 약속하였습니다. Fraunhofer IBMT는 독일의 기술상용화를 목표로 하는 국책연구소로써, 특히 (Institute for Bio and Medical Technology, IBMT)는 일본교토대학으로부터 역분화줄기세포의 연구적 사용에 대한 협약을 맺고, 유럽에 최대규모의 역분화줄기세포 은행을 보유하고 있으며(EBiSC2), 극저온 공학으로 세포주의 100% 생존율을 보장하는 냉해동 기술을 보유하고 있습니다.
