[바이오 산업] 바이오센서 시장 현황 및 사례 ②
[바이오 산업] 바이오센서 시장 현황 및 사례 ②
  • 나지영 기자
  • 승인 2020.06.30 13:15
  • 댓글 0
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고도화된 빅데이터 마이닝 기술 등을 융합해 의료 건강 관리 시스템 구축
초민감 마커 진단도 등장
헬스케어의 성장 동력으로 주목

[바이오타임즈] 최근 전자정보통신 기술이 발달하면서 데이터 축적과 빅데이터 분석 등이 등장하였고, 바이오센서도 함께 발전하고 있다. 검출 및 정량 분석만 할 수 있었던 바이오센서가 임상 및 산업의 새로운 가치를 모니터링하는 시스템으로 활용 범위가 확장되었다. 대표적인 예로 연속혈당 바이오센서와 결합한 삽입형 체외 진단 의료기기의 개발이다. 이를 통해 스마트 기기에서도 애플리케이션으로 당뇨를 관리할 수 있게 되었다. 당뇨 환자는 혈당 모니터링을 통해 인슐린 투여 시기를 안내 받는다.

출처: 게티이미지뱅크
출처: 게티이미지뱅크

2024년, 37조 1,659억 원 시장 규모 예상

바이오센서는 IT, NT, BT 등 여러 기술 요소가 집약된 소자화 기술이다. 바이오센서의 활용성과 시장성은 무궁무진한데, Ameri Research 회사의 조사에 의하면 바이오센서 시장은 2016년 기준 약 154억 달러(18조 4,630억 원)에서 연평균 9.3%씩 성장해 2024년에는 약 310억 달러(37조 1,659억 원)에 이를 것으로 예측된다. 이러한 성장세는 주요 선진국들의 의료 정책과 관련이 있다. 미국, 일본, 독일 등은 바이오센서와 고도화된 정보통신기술, 빅데이터 마이닝 기술을 융합해 새로운 의료 건강관리 시스템을 구축하고 있다. 따라서 바이오센서 시장은 앞으로도 꾸준히 성장할 것으로 보인다.

바이오센서를 활용한 국내외 정책은 의료 분야에만 집중한 나머지 중요한 사업 가치를 갖는 소자화, 양산화 기술에 미흡했다는 지적이 나오고 있다. 현재 바이오센서는 체외 진단 의료기기 등 의료 분야에서는 눈부신 발전을 거듭했지만 쉽게 시장 창출이 가능한 농산물, 식품, 환경 분야의 연구개발은 현저히 뒤떨어지는 수준이다.

바이오센서를 미래 지향적인 사업 아이템으로 발전시키려면 우선 이러한 불균형을 없애야 한다. 그러기 위해서는 정부 차원에서 각 분야의 연구개발 및 산업체와의 연계를 추진해야 하며, 지속적인 발전을 위해 단계별 연구 성과관리를 장기적으로 시행하고, 산업적 인프라를 조성할 수 있도록 지원해야 한다.

 

다양한 체외 진단용 바이오센서 개발

최근 다양한 체외 진단용 바이오센서가 등장하고 있다. 생체 고분자를 직접 검출하는 원리로 감염 질환에서 만성질환까지 활용 범위가 확대되었으며, 생물 정보 DB를 통한 광대역 진단, 초기 치료를 위한 초민감 마커 진단 등이 새롭게 등장했다.

대표적인 바이오센서로는 MALDI 미생물 동정 바이오센서, RFMP 유전자형 바이오센서, FABP 급성 심근경색 바이오센서, 캔틸레버 바이오센서, 요소 호기 검출 바이오센서 등이 있다.

먼저 MALDI 미생물 동정 바이오센서는 질량분석 기술을 사용하며 생체 수용체와 별도의 표식(labeling) 없이도 분석할 수 있다. 원리는 분석 대상의 분자 질량을 측정해 대상 분자를 동정하는 비표지 바이오센서 기술이다.

MALDI 바이오센서는 생체 고분자 이온화를 촉진하는 매트릭스에 결정화해 고체상태로 시료를 분석하는 방식이다. 장점은 무엇보다도 분석 속도다. 기존의 동정 바이오센서는 분석하는 데 6~24시간 이상 소요되는 데 비해 MALDI 바이오센서는 5~10분 안에 동정 결과를 얻을 수 있다. 특히, 패혈증을 앓는 중증 환자의 경우 신속하고 정확한 동정이 항생제 치료 예후에 막대한 영향을 미치기 때문에 활용 기대치가 높다.

RFMP 바이오센서는 중합효소연쇄반응(PCR)을 통해 약제내성 돌연변이 부위의 DNA를 증폭시킨 뒤, 제한효소 반응으로 올리고머 DNA를 절편화시키고, 절편화된 올리고머의 분자량을 MALDI 질량분석으로 측정하는 방식이다. 이때 올리고머의 질량은 각 부위에서 발생하는 돌연변이 염기에 따라 특정한 값을 갖게 된다. 따라서 의사는 환자가 어떤 타입의 내성 변이가 있는지 알게 되고, 그에 따른 항바이러스제를 처방할 수 있다.

RFMP 바이오센서의 장점은 결과의 정확성과 대용량으로 분석할 수 있다는 것이다. 또한, 해당 분자량을 갖는 올리고머 DNA의 상대량을 피크(Peak) 크기로 나타내 변이가 여럿 혼재된 상태에서도 각 변이의 상대적 양을 파악할 수 있다. 이를 통해 병원체의 상대적 증감을 판정하고 다양한 항바이이러스제에 대한 복수 내성 변이를 여러 길이의 올리고머로 절편화시켜 일괄적으로 분석하는 다중 분석 센서도 개발 중이다.

바이오센서는 차세대 주요 산업인 헬스케어의 성장 동력으로 핵심 부품, 소재, 시스템 개발 등 다양한 차원에서 발전이 필요한 분야다. 이를 위해서는 지속적인 투자와 장기적인 성과관리, 정부 차원의 지원체계 등이 구축되어야 한다. 또한, 바이오센서의 발전으로 새롭게 등장할 사업 모델이 글로벌 시장을 선점할 수 있도록 법적, 제도적 지원이 필요한 시점이다.

[바이오타임즈=나지영 전문기자] jyna19@biotimes.co.kr



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