신약개발에는 막대한 비용과 시간이 투입되지만 그에 비해 성공해 허가로 이어질 확률은 0.01~0.02% 정도로 알려져 있어 비용대비 성공확률이 매우 낮은 사업 중 하나다.

특히, 신약개발을 위한 임상실험 전에 이뤄지는 동물실험과 세포배양모델과 같은 전임상시험 과정에서 동물 윤리적인 문제뿐만 아니라 인체에 그대로 반영하기에는 그 정확도가 떨어진다는 문제가 존재하고, 세포배양 모델에서도 인체조직의 생리적 특성을 제대로 나타내지 못하는 경우가 많다.

따라서 동물실험을 대체하고 임상시험의 예측성을 향상시킬 수 있는 3D생체모사 조직칩 기술 개발에 대한 관심도가 높아지는 상황이다.

3D생체모사 조직칩은 생체조직의 미세 환경을 마이크론(μm·100만분의 1m) 크기의 정밀 구조물로 구현해 칩에서 세포를 배양해 생리적 유사성이 우수한 인공 장기 모델을 만드는 기술로, 체외진단 의료기기 시장의 규모는 연평균 6-7% 성장률로 계속해 증가했지만, 국내에서는 개별 장기를 타겟으로 하는 조직칩 위주로 개발되고 있는 실정이다.

이에 정부는 산업통상자원부, 과학기술정보통신부가 공동 추진하는 2020년도 3D 생체조직칩 기반 신약개발플랫폼 구축사업을 수행하고 있으며, ‘다중장기(장‧간‧신장) 3D생체모사 조직칩 상용제품 기술개발’ 과제에 대해 분당서울대병원이 총괄 연구기관으로 선정됐다.

분당서울대병원이 ‘다중장기(장‧간‧신장) 3D생체모사 조직칩 상용제품 기술개발’ 과제에 대한 총괄 연구기관으로 선정돼 사업단을 이끌 계획이다.

이번 사업은 산업통상자원부, 과학기술정보통신부가 공동 추진하는 2020년도 3D 생체조직칩 기반 신약개발플랫폼 구축사업 중 하나로 사업단에는 4년간 90억 원 규모의 연구를 위한 투자가 진행되며, 분당서울대병원을 포함해 가톨릭대학교, 고려대학교, 성균관대학교, 아주대학교, 오송첨단의료산업진흥재단, 우정바이오, 바이오스페로, 휴온스, 다인바이오, 한림대학교, 한양대학교, 홍익대학교 등에서 참여할 예정이다.

연구진은 연구약물이 흡수, 분포, 대사, 배설 되는 모든 과정을 다중장기 조직칩에 구현시키고 여기에 질환모델 모듈을 추가해 약물 독성 및 유효성을 함께 평가할 수 있는 시스템을 개발해 동물대체시험법으로 승인될 수 있도록 정부 유관기관과의 협의를 이어나갈 계획이다.

이번 연구 책임을 맡은 분당서울대병원 김세중 교수는 “이번 과제는 생체조직 분석을 위한 첨단장비 상용화 기술을 확보할 뿐만 아니라 체외진단 기기의 국산화를 가능하게 할 것”이라며 “국제적 공인 수준의 세포 표준화 및 다중장기 조직칩 신약플랫폼 개발을 통해 임상 유의성과 안정성을 확보하고 글로벌 시장 진출 기회도 모색할 것”이라고 말했다.

이어, 대용량 약물 스크리닝 플랫폼은 신약개발 성공률을 향상시킬 수 있는 원동력이 될 수 있다”며 “기존 시스템으로는 연구하기 어려웠던 질병의 기전이라든지 신약 효능연구를 위한 기반을 마련해 동물실험이 야기하는 윤리적 문제 등 사회적 이슈도 줄일 수 있게 될 것”이라고 밝혔다.