DNA 100% 해독…폐·유방암 표적치료약 리딩

• [바이오제약 CEO에게 듣는다] ②마크로젠 김형태 대표

'유전자 분석 서비스 NO.1' '글로벌 최고 수준의 DNA칩' '한국인 게놈지도 초안 완성'.

바이오기업 마크로젠을 대표하는 수식어들이다.

마크로젠의 성장 원동력은 원천기술을 기반으로 한 과감한 해외 마케팅을 들 수 있다.

15년 전, 글로벌 DAN 시퀀싱 서비스(CES)는 20달러 수준이었다.

클러스터를 깨기 위해 마크로젠은 '5달러'라는 파격가를 제안했다.

가격 정책은 적중했고, 일약 이 분야 글로벌 '스타 덤'에 등극할 수 있었다.

이후 자이모모나스(알코올 분해 미생물)의 전장 서열을 분석·차세대 시퀀싱(NGS)을 도입해 맞춤형 서비스를 제공하고 있다.

마크로젠의 한국인 게놈지도 초안 완성과 아시아인 10만명 대상 게놈분석 프로젝트는 예방 진단과 치료에 직간접적인 도움을 주고 있다.

"게놈지도를 통한 BAC클론 확보는 목표 질병 유전자를 정확히 선별해 업그레이드된 신약을 개발하는데 도움을 줍니다. 아울러 게놈분석을 통해 유전병을 규명하고, 맞춤형 신약 개발에 앞장서겠습니다."

이 같은 포부를 밝힌 마크로젠 김형태 대표의 도전은 실행을 기반으로 한다.

유방암 비침습 혈액 조직 검사 시스템 개발, 폐 선암 신규 원인 유전자(KIF5B-RET) 대상 표적 치료제 개발, 개인별 1000달러 유전체 분석 시장 창출 등이 그것이다.

DNA '완전해독'을 통해 글로벌 맞춤의학 시장을 리딩하겠다는 김형태 대표를 만나봤다.

다음은 마크로젠 김형태 대표이사와 일문일답.

-마크로젠 사업영역은

=마크로젠은 크게 3가지 비즈니스 모델을 가지고 있다.

첫 번째는 유전자 분석 서비스 (DNA Sequencing), 두 번째는 DNA칩 서비스, 세 번째는 연구자들에게 유전자 이식 및 제거 마우스를 제작해 제공하는 모델동물 사업이다.

이 중 유전자 분석 사업이 마크로젠 전체 매출의 80% 이상을 차지하고 있는 주력 사업이다. 유전자 분석 서비스란 생물의 유전자 구성을 밝히는 것입니다. 유전자는 A: 아데닌, T: 티민, C: 시토신, G: 구아닌이라고 하는 4가지 염기들이 반복적으로 이중나선형 구조를 띠며 형성되어 있다.

이런 유전자의 구조적 특성 파악은 기본적인 연구 활동으로 생명공학 분야를 비롯해 다양한 분야의 연구자들에게 필수적이며 마크로젠은 연구자들의 의뢰를 받아 샘플을 분석해 관련 데이터를 제공하고 있는 사업을 하고 있다. 이 밖에도 DNA칩 서비스는 아주 작은 크기의 유리 또는 실리콘 슬라이드에 DNA를 집적, 고정하여 유전자의 발현 해석, 유전자 진단, 유전자 돌연변이 검사 및 의약품 개발 등에 이용된다.

2009년 출시한 'G-스캐닝' 서비스는 우리 몸 전체 염색체의 광범위한 유전체 부위를 검색·분석해 염색체 이상 유무를 검사하는 서비스로 마크로젠의 대표적인 DNA칩 서비스다. 모델동물 사업은 쥐(Mouse)를 이용해 특정 유전자를 수정란의 핵 속에 삽입(transgenic)하거나 제거(knock-out)하여 새로운 형질을 나타내는 생명체를 얻는 기술로 유전자의 생체 내 기능을 알아내어 진단제, 치료제 등의 개발에 활용하기 위한 목적으로 이용되는 사업 분야다. 전체 사업별 매출 비중은 유전자 분석 서비스 사업이 약 87%, DNA칩 서비스 사업이 11%, 모델동물 사업이 2%를 차지하고 있다.

-마크로젠의 한국인 게놈지도 초안(KOGENOME Project) 완성 의미는

=마크로젠은 2001년 01월 한국인 게놈 프로젝트(Korean Genome Project)를 완료하였습니다. 이 프로젝트를 통해 '한국인 BAC클론 지도(Korean BAC Clone Map)'로 명명된 한국인 게놈 지도 초안을 완성하게 됐다.

동 프로젝트는 한국인의 DNA를 잘게 잘라 약 10만개로 조각을 낸 뒤 모든 조각 끝 부분의 500개 염기서열을 확인하고 여기에 생명정보학(Bioinformatics) 기술을 이용, HGP의 게놈 지도와 비교하는 방식으로 진행됐다.

완성된 게놈 지도 초안을 통해 평균 11만개의 염기로 구성된 BAC클론을 대부분 확보할 수 있었으며, 질병관련 유전자 데이터베이스(DB)를 활용, 목표 질병 유전자를 정확하게 선정함으로써 질병 진단 및 치료를 위한 유전자별 기능을 연구할 수 있는 기반을 구축하게 됐다.

-마크로젠이 자랑할 만한 최고의 기술력과 제품은

=마크로젠은 상용서비스 업체로서는 세계 최대 규모의 유전자 및 유전체 분석 시설을 보유하고 있어 연구자들의 요구에 맞는 맞춤 서비스를 제공하고 있으며 숙련된 연구자들이 실험에서부터 시퀀싱 장비 운영, 데이터의 산출 및 분석 등 일련의 토탈 솔루션 서비스를 제공하고 있다. 2000년 초부터 1세대 기기를 가지고 DNA를 분석해 제공하는 일반 시퀀싱 서비스(CES, Capillary Electrophoresis Sequencing)를 기반으로 5달러의 경쟁력 있는 가격정책과 48시간의 신속한 TAT(Turn Around Time)를 바탕으로 차별화된 서비스를 제공하여 해외시장을 공략해 왔다.

당시 경쟁사들의 서비스 가격은 20달러 수준이었으며 이런 차별화된 서비스 정책으로 이름을 알리기 시작했고 2005년 자이모모나스(Zymomonas, 알코올 분해 미생물)의 전장 서열을 분석해 세계적인 학술지 네이처(Nature Biotechnology)에 논문을 발표함으로써 기술력을 인정받았다.

뿐만 아니라 2007년 등장한 차세대 시퀀싱 (NGS, Next Genneration Sequencing) 장비를 신속히 도입하여 연구자들의 니즈에 맞는 서비스를 구축했다.

이 차세대 시퀀싱 방식을 기반으로 2009년 한국인 개인 유전체 전장서열 분석, 2010년 아시안 CNV 지도 완성, 2011년 RNA 자체 염기서열 변이 세계최초 확인, 2011년 폐암 신규 원인 유전자 최초 발굴, 2012년 폐 선암 원인유전자 변이 추가 규명 등 연속 4년 동안 네이처, 게놈리서치 등 세계 최고 수준의 학술지에 그 결과를 발표해 지속적으로 시퀀싱 역량을 인정 받으면서 선두 업체로서의 지위를 강화했다.

이와 같은 마크로젠 시퀀싱 서비스의 퀄리티, 빠른 피드백, 합리적인 가격 등이 시퀀싱 시장에서 성장세를 이어온 원동력이라고 할 수 있다.

-마크로젠 생명과학연구소의 자이모모나스 모빌리스 바이오리파이너리 프로젝트는

=전체 염기서열분석 완료 및 미국 국립보건원 D/B 인 NCBI 에 결과를 등재한 자이모모나스(Zymomonas mobilis)의 유전체 정보를 활용하여 친환경적 생분해성 물질의 원료가 되는 젖산 및 숙신산 등을 생산하는 사업을 추진 중에 있다.

당사는 미생물을 이용하여 화학공정을 대체하는 이른 바 화이트바이오테크놀로지(White Biotechnology) 분야의 개발 및 사업화를 적극 추진하고 있다.

특히 자이모모나스의 대사회로를 개량하여 최근 상업적으로 각광받고 있는 친환경적 생분해성 물질의 원료가 되는 젖산 및 숙신산을 대량 생산하는 균주 개발 및 생산원가절감을 위한 공정 개발, 대체에너지자원으로써 농림부산물 및 목질계 바이오메스 탄소원을 이용하는 균주 개량에 주력하고 있다.

마크로젠은 2000년 에탄올 발효균주인 자이모모나스의 전체 유전자 정보를 분석하기 시작했으며 2005년 1월 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)에 알코올 형성에 관련된 유전자를 DNA칩 분석을 통해 밝혀냈음을 논문을 통해 발표했다.

이는 전세계 8번째의 미생물 유전체의 해독으로 추가적인 연구 끝에 2013년 11월 마크로젠은 고광학순도의 젖산 생산용 형질전환체 및 이를 이용한 젖산 생산 방법에 관한 특허권을 취득했다.

이 특허는 자이모모나스를 이용한 D형 젖산의 생물학적 생산 방법으로 고광학순도의 젖산을 고수율로 생산할 수 있는 형징전환체와 이를 이용한 젖산 생산 방법에 관한 특허다.

-마크로젠·산업통상자원부 공동추진 융합우수기술연구센터(Advanced Technology Center, ATC) 기술개발사업 프로젝트는

=마크로젠은 2013년 8월 산업통상자원부가 추진하고 있는 융합 우수기술연구센터(ATC, Advanced Technology Center) 기술개발사업에 주관기관으로 최종 선정되었으며 이를 통해 '유방암 예후 모니터링 및 진단 시스템 개발'을 본격적으로 추진할 예정이다.

국내 유방암 발생 환자 수는 1996년 약 4,000명에서 2010년 약 1만6,000명으로 4배 이상 급증하였으나 조기 진단과 더불어 약물 및 치료 방법의 발달로 유방암 환자의 생존율이 증가함에 따라 치료 약물의 반응성을 확인하고 치료 후 재발 및 전이를 방지하기 위해 환자를 지속적으로 모니터링할 수 있는 방법에 대한 요구가 높아지고 있다.

하지만 환자의 조직을 채취하여 검사하는 침습적 조직 검사법은 상당한 고통을 수반할 뿐만 아니라 반복 실시가 어려워 적용에 한계가 있었기 때문에 유방암 환자의 혈중종양세포(CTC, Circulating Tumor Cell), 즉 혈액 속에 존재하는 미량의 종양세포를 분리해 유전자 분석을 함으로써 재발 및 전이 여부를 지속적으로 모니터링할 수 있는 비침습적 혈액 조직 검사 기반 모니터링 시스템을 개발할 계획이다.

-향후 3년 내 아시아인 10만명을 대상으로 게놈분석 프로젝트 진행 상황은

=마크로젠은 2001년 '한국인 게놈 프로젝트'를 시작으로 2002년 ‘동북아 게놈 프로젝트’를 수행했으며 2010년에는 ‘아시안 게놈 프로젝트’를 통해 아시아인 100 게놈, 1000 게놈 프로젝트를 수행 중이며 아시아인 10만명의 게놈 정보를 확보하기 위해 관련 연구를 진행하고 있다.

10만명 정도의 정보가 모여야 유전병의 정확한 규명과 맞춤형 의약 개발 등에 활용할 데이터가 생길 것으로 판단되기 때문이다.

-DNA칩과 관련된 주요 특허 보유 현황은

=마크로젠은 지난 2013년 5월, 랑거-기디온 증후군 진단용 마이크로어레이 및 키트에 관한 특허권을 취득했다.

이는 진단사업 추진에 있어 랑거-기디온 증후군 발병 위험성을 미리 예측 할 수 있는 진단용 DNA칩 개발시 활용할 예정이다.

또 묘안 증후군 진단용 마이크로어레이 및 키트 등의 특허권도 취득했는데 이는 묘안 증후군(Cat eye syndrome_ 유전병의 일종으로 22번 염색체가 정상보다 많은 경우에 나타나는 질병이다. 묘안 증후군은 정신박약, 홍채결손, 항문폐쇄, 선천성 심질환 등으로 매우 다양하게 나타난다)의 발병 위험성을 미리 예측할 수 있는 진단용 DNA 칩 개발에 활용할 예정이다.

-자회사 엠지메드/소마세라퓨틱스의 주요 연구개발 현황은

=분자진단 전문기업 엠지메드는 진단시약 개발 및 판매를 목적으로 2001년 6월에 설립되었으며 현재 국내에서 처음으로 개발한 착상 전 유전자 검사법인 PGS(Preimplantation Genetic Screening) 기술을 개발했다.

PGS(착상 전 유전자 검사)는 착상하기 전에 인공 수정된 배아를 산모에게 착상하기 전에 먼저 염색체 이상이 있는지 없는지를 선별하는 최첨단 검사 방법이다.

또한 신생아의 염색체 수적 이상 유무를 확인할 수 있는 'G-스캐닝' 서비스는 지난 2009년 7월 출시하여 국내 산부인과와 소아과를 통해 성공적으로 서비스돼 포괄적인 개인 유전체 정보를 파악할 수 있는 외에도 유전체 이상으로 인해 발생할 수 있는 정신지체, 자폐, 간질, 학습장애, 발육부진, 각종 희귀병 등 다양한 종류의 유전체 이상 질환을 한 번의 검사로 알 수 있는 방법이다.

소마세라퓨틱스는 질병유전자에 대한 연구개발 및 판매, 개발 기술에 대한 서비스 제공 등을 목적으로 2007년 6월에 설립되었으며 마크로젠과 긴밀히 협력하여 R&D 연구개발을 진행하고 있다.

-글로벌 진출을 위한 해외지사 현황은

=마크로젠은 고객의 요구에 맞춤화된 서비스를 제공하기 위해 새로운 접근법을 시도하고 있다.

마크로젠의 서비스를 이용하는 전 세계 각 지역의 고객들은 자신이 얻은 샘플을 국제특급운송업체(Fedex, DHL)를 통해 3-4일 만에 서비스 의뢰를 할 수 있다.

접수된 샘플은 실험과정을 거쳐 유전자 분석 장비를 통해 산출된 데이터를 자체 구축한 림스(LIMS, Laboratory Information Management System)를 통해 온라인에 올려놓으면 고객들은 최대 48시간 안에 데이터를 확인할 수 있는 프로세스를 갖추고 있다.

이와 같은 시스템으로 국제 서비스 도달 범위를 지속적으로 확대하는 동시에 주요 전략 지역의 고객들을 대상으로 현지 직접 서비스를 제공하고 있다.

바로 해외 현지에 법인 및 지사를 설립해 발 빠른 서비스를 하는 것이다.

그 첫 단계로 2005년 미국 메릴랜드주 락빌에 미주법인을 설립하였으며, 2007년에는 일본 도쿄에 두 번째 해외 서비스 랩을 설립했다.

뿐만 아니라 2008년 7월에는 네덜란드 암스테르담에 유럽지사를 설립, 2009년 4월부터 유럽 고객을 대상으로 현지 맞춤화된 유전자분석 서비스를 본격적으로 제공하고 있습니다.

또한 마크로젠 미주법인은 사업 성장과 더불어 서비스 확대를 위해 2010년 8월 미국 뉴욕 지점과 2011년 9월 미국 보스톤 지점을 개소했다.

-제약사별 협약/공동개발 현황은

=마크로젠과 서울대 유전체 의학연구소(GMI, Genomic Medicine Institute)는 긴밀한 협력관계를 통해 R&D 연구개발을 진행해 왔습니다.

2009년 한국인 개인 유전체 전장서열 분석, 2010년 아시안 CNV 지도 완성, 2011년 RNA 자체 염기서열 변이 세계최초 확인, 2011년 폐암 신규 원인 유전자 최초 발굴, 2012년 폐 선암 원인유전자 변이 추가 규명 등 연속 4년 동안 네이처, 게놈리서치 등 세계 최고 수준의 학술지에 그 결과를 발표하는 작업을 함께 해왔다.

또한 마크로젠 자체적으로 진행하고 있는 한국인 게놈 프로젝트, 아시안 게놈 프로젝트 등 R&D 연구활동을 함께 수행 중에 있다.

오스코텍은 지난 2011년 12월 폐 선암의 신규 원인 유전자(KIF5B-RET)를 세계 최초로 발굴하였을 당시 신규 원인 유전자 대상 표적 치료법 개발 및 신약을 공동으로 개발하기 위해 함께 연구계약을 체결했다.

마크로젠은 보령제약, 안국약품 등과 마크로젠의 G-스캐닝 서비스에 대한 마케팅 및 영업활동에 대한 업무협약을 맺었다.

지난 2009년 7월, 보령제약은 국내시장 마케팅을 담당하기로 업무협약을 체결했으며 2012년 2월, 안국약품은 중국시장의 영업 및 마케팅을 담당하기로 업무협약을 체결했다.

동아제약은 지난 2012년 4월에 혁신신약 공동 연구를 추진을 위해 업무협약을 체결했습니다. 마크로젠은 유전체 분석을 통한 신규 약물 표적 유전자를 발굴하고 동아제약은 발굴한 표적 유전자에 대한 혁신 신약을 발굴하기로 했다.

-한국의 바이오 관련 기술력, 과연 세계 시장에서 통할까

=한국은 지난 2003년 종료된 미국 주도의 인간 유전체 프로젝트(Human Genome Project)에는 참여하지 못했지만 2007년부터 시작된 2단계 개인별 유전체 분석에서는 발 빠른 대처로 기술 기반 구축에 성공했다.

이런 기술 기반을 갖추면서 북방계 아시아인 게놈 분석을 비롯해 다양한 연구를 수행하고 있으며 특히 마크로젠이 발표한 2009년 한국인 유전체 분석 논문은 휴먼 게놈 프로젝트 완료 후 지난 10년간 발표된 게놈 분야 논문 중 네이처가 선정한 주요 논문 37편 중 하나로 선정되는 쾌거를 얻기도 했다.

앞으로 적극적인 연구만 이뤄진다면 질병을 유전자로 진단해 개별 환자별 ‘맞춤형 의료’가 대중화되는데 기여할 수 있을 것이다.

-바이오산업 발전을 위한 정부이 역할은

=산업 발전을 위해서는 정부가 장기적인 로드맵을 짜는 한편 현재 정보기술(IT) 산업으로 편중된 정부 지원 체계에서 벗어나 바이오산업을 위한 투자가 필요할 때다.

2012년 정부가 급변하는 유전체 산업에 대해 신속하게 대처하기 위해 포스트게놈 신산업육성을 위한 다부처 유전체 사업을 기획하고 2014년부터 8년간 포스트게놈 연구에 5000여억원을 투자할 계획임을 발표함에 따라 국내 유전체 연구가 탄력을 받고 이를 기반으로 한 맞춤의료 연구도 활발해질 것으로 기대된다.

또한 지난 6월 보건복지위원회에 상정된 '유전체를 활용한 맞춤의료기술개발 촉진법안'으로 관련 사업 및 법규가 마련되는 계기가 될 것으로 기대하고 있다.

-마크로젠의 향후 계획과 비전에 대한 설명은

=마크로젠은 지난 15년간 다양한 인간 게놈 프로젝트를 통해 축적해온 유전체분석 기술과 인프라를 활용하여 현재 글로벌 연구자 시장을 대상으로 유전체 분석 서비스를 제공하고 있다.

또한 인간 게놈 정보의 실용화를 실현할 '개인별 1000불 유전체분석 시장'을 준비하고 차세대 유전체 분석 기술을 바탕으로 신규 약물 표적 유전자 발굴 및 신약개발 연구를 통해 맞춤의학을 실현해 세계 생명산업 중추 기업이 되고자 하는 중장기 비전을 가지고 있다.

마크로젠은 올해 일루미나의 최신 시퀀싱 시스템인 HiSeq X Ten을 서둘러 구축하여 연구자들을 대상으로 1,000불 게놈 서비스를 제공할 계획이다.

이 최신 장비를 기반으로 한 유전체 분석 서비스 사업을 보다 확대시키는 것은 물론 캐시카우(Cash Cow)로 지속적인 수익을 창출해 나갈 것이다.

지난해 미국실험실표준인증인 CLIA(Clinical Laboratory Improvement Amendments) 인증을 획득한 자회사 MCL(Macrogen Clinical Laboratory, Inc.)와 긴밀히 협력하여 의사와 환자에게 임상정보를 제공하는 미국 내 임상진단 시퀀싱(Clinical Sequencing) 서비스를 본격적으로 런칭할 준비를 하고 있다.