‘24년까지 18억 4,000만 달러 규모로 시장 성장 예상
3차원 세포배양 통한 배양육 사업 분야 성장 가능성
[바이오타임즈] 3차원 세포배양이 헬스케어 분야에서 유망한 미래 기술로 주목받고 있다. 국내외의 재생, 성형, 기형 복원, 노화, 미용 등 다양한 분야에서 이에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 3차원 세포배양이 높은 활용도로 많은 분야에서 상용화되고 있는 만큼, 앞으로도 전 세계적으로 수요가 급증하고 경쟁력이 큰 사업 분야로 떠오르고 있는 것이다.
3차원 세포배양은 생체와 유사한 방법으로 세포를 배양할 수 있어 신약 개발, 줄기세포 등의 여러 분야에서 시행착오를 줄이고 더 신뢰할 수 있는 데이터를 제공할 수 있는 고도의 기술이다. 이를 통해 동물실험을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 비용, 시간 등의 효율성을 향상할 수 있다는 것이 장점이다. 이에 본지는 3차원 세포배양기술 기반 바이오 스타트업 ‘다나그린’의 김기우 대표를 통해 해당 시장의 이야기를 들었다.
3차원 조직배양기술 발전, 배양육 사업에 관심 집중
지난해 시장조사업체 ‘MarketsandMarkets’이 발간한 보고서에 따르면 글로벌 3차원 세포배양 시장은 15.7%의 연간 복합 성장률로, 2019년 8억 9,200만 달러에서 2024년까지 18억 4,600만 달러 규모로 성장할 전망이다. 해당 시장의 성장에는 동물실험의 대체 방법 개발에 대한 관심 증가, 맞춤형 의료(personalized medicine) 집중 확대, 만성질환 발증률 상승 및 연구 자금의 가용성 등의 요인이 작용한 것으로 분석했다.
3차원 조직배양기술은 우리 생체와 유사한 세포를 배양함으로써 세포 성숙(Cell Maturation), 세포 증식 및 이동(Cell Proliferation and Migration), 세포 정렬 및 수축(Cell Alignment and Contraction) 등의 생체 활동을 할 수 있도록 하며, 이미 1990년대부터 연구되어온 분야다.
최근 해당 기술을 활용한 배양육 사업 분야에서의 가능성에 이목이 쏠리고 있다. 이러한 배경으로는 세 가지를 꼽을 수 있다. 첫 번째는 밀레니얼 세대와 Z세대를 중심으로 육류 대신 건강에 이로운 원료제품의 관심도와 수요가 증가하고 있다는 점이다. 비만 등의 건강 문제, 사육 동물이 섭취하는 사료, 동물에게 주사되는 각종 호르몬제 및 사육 환경 등에 의구심을 가지는 소비자가 늘면서 멸균된 연구실에서 키우는 배양육의 경우 감염 위험도가 낮고 항생제 성분을 제거한 ‘클린 레이블’ 제품으로 인식되고 있다.
두 번째로는 인공생물학 발달에 따른 배양육 제품의 품질이 향상되고 있는 것이다. 세포농업, 분자엔지니어링과 같은 기술이 배양육 제품개발에 박차를 가하고 고기 맛과 질감, 육즙까지 실제 고기를 완벽에 가깝게 재현해 시장의 좋은 반응을 이끌고 있다.
마지막으로는 가축사육과 도축과정에서 발생하는 환경 오염과 윤리적인 문제를 대체육이 일정 부분 해결할 수 있다는 인식이 확산되고 있다. 그간 온실가스 배출의 주요 요인으로 지목받아온 가축사육을 감소한다면 농경지 확대, 토양 침식 감소, 수질오염 방지 등의 효과를 기대할 수 있다. 또 육류 생산 과정에서 제기된 비윤리적인 문제를 배양육으로 일부 감소할 수도 있다.
글로벌 배양육 스타트업 목표로 성장 중인 ‘다나그린’
2017년 설립 이후 글로벌 배양육 스타트업으로 성장 중인 ‘다나그린’은 모든 생명들의 건강한 미래를 위해 의생명공학 연구를 통한 다양한 기술을 개발하고 있다. 생체 내와 비슷한 환경에서 세포를 배양할 수 있도록 하는 3차원 입체배양 원천기술로 고효율 저비용의 3차원 세포 조직배양을 할 수 있다. 다나그린은 현재 동물실험을 대체할 수 있는 다기능 인간화 3차원 세포조직모듈과 근육 및 지방조직 배양을 통한 배양육 개발에 주력하고 있다.
다나그린의 원천기술을 제품화한 3차원 세포배양 키트 ‘프로티넷(Protinet)’은 상호 침투가 가능한 다공성 및 생분해성으로 세포 영양액을 완벽히 통과시켜 세포 부착, 성장 및 증식을 위한 완벽한 환경을 제공하는 스펀지 형태의 다공성 네트워크 지지체(Scaffold)다. 다나그린에 의하면 자체 개발한 프로티넷은 약간의 점성, 탄성력, 신축성을 가지고 있으며, 용도에 따라 크기와 두께를 다양하게 제작할 수 있다.
또한, 프로티넷 안에서 세포는 스스로 조직(tissue)을 형성하며 효율적인 성장과 세포 간 상호 작용이 이뤄진다. 연구자들이 기존 배양액으로 세포의 3차원 배양이 용이하고 암세포 및 줄기세포 연구, 기본 생명과학 연구, 신약 개발, 배양육 등 많은 분야에 적용할 수 있는 제품이다. 특히 기존 3차원 세포배양 기술 대비 세포 무게에 의한 압력을 받지 않아 세포에 가해지는 물리적 손상이 적다. 이러한 요인으로 세포 형태의 변형 및 괴사를 막을 수 있는 것이다. 또 기존의 배양법보다 세포의 주입이 용이하고 세포배양액 공급이 원활하다. In vivo의 ECM 환경과 가장 유사한 성분과 환경으로 구성되어 있어 저비용-대량생산-대량배양이 가능한 것이 특징이다.
최근 다나그린은 16억 원 규모의 프리 시리즈 A 투자 유치에 성공해 총 누적 투자금 20억 원을 달성했다. 현재 총 5건의 세포배양 관련 특허를 보유하고 있으며, PCT 2건을 포함해 3건의 특허가 출원 중이다. 뿐만 아니라 다나그린은 2018년 TIPS 프로그램에 선정된 데 이어 싱가포르 엑스파라로부터 해외투자를 유치했다. 2019년 바이오헬스케어 창업경진대회(한국바이오협회) 최우수상을 수상했으며 최근 알키미스트 프로젝트(산업통상자원부) 배양육 분야에 협성대학교와 함께 선정되기도 했다.
올해 6월 국회에서 열린 동물대체시험법 제정을 위한 전문가 간담회에 초청받은 다나그린은 현재 식약처 주관 세포배양 단백식품 전문가 협의체에서 가이드라인 구축 관련 활동을 하고 있다. 다나그린은 올해 3월 내부 배양육 시식회를 유튜브에 공개한 바 있으며, 오는 2023년 배양육 상용화를 목표로 하고 있다.
- Interview｜다나그린 김기우 대표
Q. 사업 운영 중 어려웠던 점을 꼽자면?
“역시 자금확보와 팀구성이다. 초기 자본을 확보하기 위해 전 직장 퇴직금과 신용 및 담보 대출을 통해 조달하면서 생활이 급격히 힘들어졌다. 다행히 우리의 가능성을 좋게 평가해준 초기 투자자를 만날 수 있었기에 지금의 다나그린이 있다고 생각한다.
또한, 초기에 팀 구성에 대한 고민이 컸다. 바이오 분야에 경험이 없었기 때문에 전문가 영입이 쉽지 않았다. 주승연 CDO와 함께 인재 영입에 적극 나선 결과 지금의 지현근 CTO를 창립 멤버로 영입을 할 수 있었다. 최근에는 코로나 발생으로 대면 미팅이 어려운 상황에서도 1월부터 3개월 동안 4명의 훌륭한 인재를 영입해 어느 정도 만족스러운 팀구성이 완성됐다.”
Q. 배양육에 대해 설명해달라
“배양육은 대체육 분야 2세대로서 실험실에서 세포를 배양해 생산하는 고기다. 1세대인 콩이나 밀의 단백질 등을 이용한 식물성 제품과는 차별성이 있다. 배양육은 살아있는 동물에서 줄기세포를 채취하고 실험실에서 키워낸 고기로, 기존 가축 사육방식보다 깨끗하고 효율적으로 고기를 얻을 수 있는 기술 분야다.
식물성 고기에 비해 배양육의 가장 큰 장점은 맛에 있다. 세포를 이용해 생산하는 배양육은 소재가 동물세포다. 이에 개발하는 업체 역량에 따라 기존 육류와 맛, 식감이 유사할 것으로 예상되며, 이를 위한 후처리과정도 식물성 제품보다 간소화될 것으로 보고 있다.”
Q. 배양육의 어떤 점에 중점을 두고 있나
"아직 상용화까지 많은 부분에서 해결해야 할 숙제들이 남아있다. 가장 중요한 것은 배양육의 원료가 되는 근육줄기세포의 확보다. 우리는 현재 식용 동물에 대한 근육줄기세포를 확보할 수 있는 대학 연구팀과 정부 산하 연구기관, 육류사육, 도축업체 등 다방면으로 협업을 진행할 수 있는 파트너를 물색 중이다. 배양육 사업을 안정적으로 발전시키기 위해 가장 안전하고, 높은 수준의 줄기세포를 안정적으로 공급받을 수 있거나 자사연구원이 직접 채집할 수 있는 시설과 규모를 갖출 수 있도록 준비하고 있다.”
Q. 앞으로의 계획은?
“올해는 식물성 단백질을 이용한 식용 지지체의 개발과 개발된 지지체의 안전성 및 기능성을 평가할 계획이다. 현재 개발된 대두유래 단백질 Protinet-P의 기능향상 및 제조 방식의 자동화를 위한 연구를 진행하고 있고, 식용 지지체로서 배양육 생산에 최적화하기 위해 단백질의 함량, 순도, 추출방식에 따른 최적화된 식용 가능 지지체 개발을 목표로 하고 있다.
2021년에는 Protinet-P를 이용한 근육줄기세포의 근육조직화 연구와 배양육 생산을 위한 Scale-up 및 자동화 연구를 진행할 예정이다. 먼저, 근육줄기세포의 근육조직화연구를 통해 보다 빠르고 효율성 높게 줄기세포를 근육세포화 할 수 있는 방법을 연구, 개발하고 최적화된 근육줄기세포 배양 및 분화 조건을 확립해서 배양육을 생산할 수 있는 최적의 조건을 구축할 계획이다.
이밖에 글로벌에서 개발 중인 여러 종류의 배양육보다 육향과 식감에서 높은 만족도를 가질 수 있도록 독자적 레시피 개발 예정이며 근육조직 외에 지방조직을 소비자가 원하는 비율로 혼합된 제품 출시할 예정이다. 일반 육류 섭취가 어려운 환자나 노약자 계층을 대상으로 영양식 및 건강식에 활용할 수 있는 배양육을 개발할 계획이다.”
- 김기우 대표는...
대학에서 건축공학을 전공한 그는 10년 동안 건축분야에서 기획, 설계, 관리 업무를 하며 20억에서 600억 규모에 이르기까지 다양한 관급 건축 프로젝트에 참여, PM으로서 경험을 쌓았다. 과거 필리핀 해외출장 후 A형 간염으로 사경을 헤맨 경험을 토대로 직장생활을 병행하며 생명공학 관련 바이오 스타트업 창업을 위해 나서게 됐다. 그러다 의학전문대학원을 휴학하고 지금의 다나그린 원천기술인 3차원 조직배양기술 연구를 진행하던 주승연 CDO와 인연을 맺고 다나그린을 설립했다.
[바이오타임즈=박세아 기자] news@biotimes.co.kr
