바이오프린팅이란
3D프린팅과 관련된 기술 중에 "바이오프린팅(bioprinting)"이 있다. 이것은 3D프린팅 기술을 이용해 생체조직이나 생체구조물을을 만들어내는 것이며 미래 언젠가는 온전한 장기를 만들어내는 것도 이론적으로는 가능할 것이다.
이 기술에 대한 글을 접한 것은 오래 됐지만 당사는 이 기술의 결정적인 응용 단계라 할 수 있는 이식용 장기 생산 기술이 개발되기에는 너무 큰 격차가 있다고 판단해 큰 관심을 기울이지 않았다. 현재 당사는 관련 기술 동향을 주시하고는 있지만 여전히 기술 상업화까지는 많은 시간이 걸릴 것으로 보고 있으며 따라서 당장 투자하기에는 적절치 않다고 판단한다.
바이오프린팅 원리
현재 바이오프린팅 분야에서 혁신적인 노력을 기울이고 있는 전문가들이 추구하고 있는 기술은 몇 가지로 나뉘어지고 있는데 각 기술마다 장점과 동시에 약점도 있는 상황이며 이 가운데 결정적으로 우월한 위치를 차지한 기술은 현재로서는 없다.
첫째 소개할 기술은 레이저 펄스를 이용해 필요한 세포의 정확한 형태를 만들어내는 것으로 우선 배양 접시에 세포를 만들어낸다. 이 기법을 사용할 경우 아주 정확한 구조물을 생산해낼 수 있는 장점이 있지만 3D 형체를 만들어내는 데는 약점이 있다. 이 때 레이저가 프린팅 과정에서 세포에 열손상을 입힐 수도 있다.
둘째 기술은 잉크젯 프린터를 응용한 것으로 보호 젤에 둘러싸인 세포를 압출성형해 내는 것이다. 이 기술은 응용력이 뛰어나며 프린트 헤드를 여러 개 사용하면 다양한 모양의 세포를 만들어낼 수 있다. 이 기술의 약점은 세포가 분출구를 통과할 때 손상을 입을 수 있다는 것이다. 또한 레이저 기술을 사용할 때보다 세포 모양이 정교하지 못하다.
셋째 기술은 압축 상태에서 연속성 있는 필라멘트를 압출성형해 내는 것으로 원하는 세포가 다른 생체물질로 이루어진 구조물 안에 싸여 생성된다. 이 기술은 3D 생체구조물 생산 관점에서 보면 가장 가능성이 높은 것이지만 역시 정교함에 있어서 뒤떨어진다는 약점이 있으며 프린팅 과정에서 세포가 엄청난 스트레스에 노출된다는 것도 약점이다.
이들 기술은 여전히 학계 연구소에서 개발 단계에 있으며 이미 개발 과정에 들어간 기업도 있는데 대표적으로 GeSiM (독일), Aspect Biosystems (캐나다), regenHU (스위스), TeVido Biosystems (미국) 등을 들 수 있다. 이들 업체들이 앞으로 직접 기업공개를 할 지 공개기업에 의해 인수될 지 알 수 없지만 현재 당사가 투자를 권유하는 단계는 아니다.
현재 활용 사례
온전한 장기 프린팅은 흔히 농담으로 지난 60년간 매년 30년 뒤에 개발된다고 할 정도로 기약할 수 없는 기술로 여겨지고 있는 핵융합 에너지보다도 더 기약할 수 없는 미래에나 가능할 것으로 보인다.
하지만 일부 응용기술은 속속 개발되고 있다. 이 부문에서 활발한 기업 가운데 유일하게 상장된 업체는 샌디에이고에 소재한 Organovo로 금년 내 첫 상업용 생산을 목표로 하고 있다. 이 회사의 설립자와 연구원들의 궁극적 목표는 물론 복합 장기를 프린팅하는 것이지만 그보다 우선 바이오프린팅 자체가 가능하다는 것을 입증해내는 것이 단기 목표다.
인체 임상전 연구
바이오프린팅을 통한 생체조직 생산 기술은 우선 임상실험이나 의약품 개발용으로 사용될 것이다. 의약품 개발의 첫단계는 소위 임상전 연구다. 즉 인체에 직접 투약하기 전에 동물을 대상으로 연구를 행하는 것을 말한다. 동물을 대상으로 한 실험이 비용 등의 면에서 장점이 있기는 하지만 효용 면에서는 미비점도 있다.
즉 많은 신약의 경우 인체를 대상으로 한 임상실험 단계에서는 많은 부작용이 확인되는 등 문제점이 발생하기 마련이기 때문이다. 또한 인체를 대상으로 한 임상실험의 경우 제약회사에게는 개발비용을 엄청나게 끌어올리는 요인이 되고 있을 정도다.
바이오프린틍을 통해 연구비 절감 기대
바이오프린팅을 통해 한 가지 확실하게 기대할 수 있는 것은 제약 및 바이오테크놀로지 업체들의 경우 실제 인체 장기는 아니지만 생체구조물을 대상으로 시험관내 테스트를 직접 시행함으로써 훨씬 유용한 임상전 실험을 수행할 수 있다는 점이다.
제약업계로서도 가장 유효성이 높은 신약을 찾아내 다음 단계 실험으로 진행할 수 있기 때문에 연구비를 절감할 수도 있을 것이다. Organovo 등 바이으포린팅 업체들의 경우 우선 시험용 세포를 제약업체에 공급하면서 그 대금을 받는 데서 그치지 않고 이를 이용한 신약 개발이 성공할 경우 로열티를 받을 수 있는 기회도 기대할 수 있을 것이다.
Organovo社는 근년 내 실험용 간조직을 바이오프린팅을 통해 생산해 공급할 것으로 기대하고 있다. 물론 온전한 간을 생산하는 것에는 비교도 할 수 없이 원초직인 것이지만 분명 바이오프린팅을 상업화해낸다는 큰 의미를 띠게 된다.
화상 부위 피부를 인쇄하다
현재 거의 상업화 단계까지 접근하고 있는 기술은 화상 환자의 환부에 직접 피부를 바이오프린팅을 통해 입히는 기술이다. 미국 국방성은 부상병의 30% 정도가 화상 환자인 이라크에서 화상 치료 수요가 급증하고 있는 상태다. 그에 따라 국방성이 출연한 연구원들이 이미 환부에 직접 피부를 "프린트해" 치료하는 기술을 개발하는 데 성공했다.
당사의 결론
바이오프린팅은 아주 극적인 활용 단계까지 이르기에는 너무나 많은 시간이 남아 있다. 하지만 당사는 이미 일부 기술의 활용은 실현 단계에 접근하고 있다고 보고 있다. 당사는 이 부분에 대한 관심을 계속 유지하고 있다.
