[마이크로바이옴은 살아있다⑥] HEM파마 지요셉 대표 “데이터·제조·사업화 구조 완성…글로벌 집중 공략”

암웨이 3년 기술실사 거친 PMAS, 개인별 반응성 예측으로 맞춤형 솔루션 개발 세종공장서 글로벌 물량 생산 본격화…데이터·제조 결합한 사업화 구조 구축 LBP 신약·자율건강 플랫폼 확장 통해 마이크로바이옴 적용 영역 확대

HEM파마 지요셉 대표.©HEM파마

“같은 의약품·건강기능식품을 복용해도 누구는 반응하고, 누구는 반응하지 않습니다. 그 차이를 설명하는 핵심이 마이크로바이옴이고, 그 문제를 푸는 열쇠도 마이크로바이옴입니다.”

HEM파마가 마이크로바이옴 사업 방향을 분석에서 반응성 예측으로 넓히고 있다. 장내 미생물 구성을 읽는 데 그치지 않고, 개인별 마이크로바이옴 환경에서 어떤 균주와 소재가 실제로 작동하는지를 확인하는 방식이다.

이 전환의 중심에는 PMAS(Personalized Pharmaceutical Meta-Analysis Screening)가 있다. PMAS는 개인 분변 시료에서 유래한 장내 미생물 군집을 체외에서 복제·배양하고, 후보물질 처리 후 미생물 유전체와 대사체 변화를 분석하는 HEM파마의 핵심 플랫폼이다. 회사는 이를 통해 건강기능식품, 생균치료제(LBP), 천연물 소재의 개인별 반응성을 평가하고 있다.

글로벌 암웨이와의 협력은 이 전략을 사업화 단계로 끌어올린 계기다. 암웨이는 천연물 기반 건강기능식품에서 나타나는 개인별 분해·흡수·반응성 차이에 주목했고, HEM파마는 PMAS와 축적 데이터베이스를 기반으로 맞춤형 솔루션 개발에 참여하고 있다. 일본 법인 설립과 현지 데이터 분석도 단순 수출이 아니라 현지 마이크로바이옴 데이터를 기반으로 한 사업화 전략의 연장선이다.

제조 기반도 갖췄다. HEM파마는 세종공장을 의약품 수준의 생산·품질관리 체계를 염두에 두고 구축하고, 생산 라인의 85% 이상을 자동화했다. 미생물 기반 제품은 균주 안정성, 생존율, 배치 간 품질 일관성, 오염관리가 중요하다. 세종공장은 HEM파마가 연구개발 기업에서 글로벌 제품을 생산·공급하는 제조 플랫폼 기업으로 전환하는 기반이다.

신약개발과 헬스케어 적용 영역도 넓히고 있다. HEM파마는 여성 질 건강 마이크로바이옴 연구를 The ISME Journal에, COPD LBP 신약후보 연구를 npj Biofilms and Microbiomes에 게재했다. 두 연구는 마이크로바이옴 연구가 단순 균주 발굴을 넘어 미생물 불균형, 숙주 면역 반응, 대사체 변화, 장기 간 축(axis) 기전을 함께 검증하는 방향으로 확장되고 있음을 보여준다.

장기적으로는 자율건강 플랫폼 ‘바이그널(BIGNAL)’도 준비하고 있다. 채변 부담을 낮추고, 배변 과정에서 발생하는 가스와 개인건강기록(PHR), 건강검진 데이터, 생활 데이터를 결합해 일상 건강관리로 확장하는 구상이다. 마이크로바이옴 분석이 일회성 검사에서 지속형 개인 맞춤형 건강관리 플랫폼으로 진화하는 그림이다.

약업신문은 최근 경기 수원 광교테크노밸리 HEM파마 본사에서 지요셉 대표를 만났다. 암웨이와의 협력이 시작된 배경부터 PMAS 기술, 세종공장 제조 전략, 마이크로바이옴 신약 개발, 자율건강 플랫폼 구상까지 HEM파마가 그리고 있는 다음 단계를 물었다.

글로벌 암웨이와의 협력을 빼놓고 말할 수 없을 것 같다. 협력은 어떻게 시작됐나.

암웨이를 처음 만난 것은 2015년이다. 당시 HEM파마 설립 전이었고, 저는 한동대학교에서 연구하던 시기였다. 이후 2016년부터 암웨이와 마이크로바이옴 연구 미팅을 본격적으로 진행했다.

암웨이가 마이크로바이옴에 관심을 가진 이유는 명확했다. 암웨이의 대표 브랜드인 뉴트리라이트는 천연물 기반 건강기능식품을 중심으로 성장해 왔다. 그런데 천연물 기반 영양소는 사람마다 분해·흡수·반응성이 다르게 나타난다. 

같은 제품을 먹어도 누구는 반응하고, 누구는 반응하지 않는 차이가 생긴다. 암웨이는 이 차이를 설명할 수 있는 핵심 요인 중 하나로 마이크로바이옴을 봤다.

현재 암웨이는 세포 건강, 천연물 성분, 마이크로바이옴을 건강관리의 핵심으로 보고 있다. HEM파마와의 협력도 개인별 마이크로바이옴을 기반으로 건강기능식품 반응성을 해석하고, 이를 맞춤형 솔루션으로 연결하는 방향에서 진행되고 있다.

암웨이가 여러 기술을 검토한 끝에 HEM파마를 선택한 배경은 무엇이라고 보나.

핵심은 PMAS다. PMAS는 개인맞춤형 약물 메타분석 스크리닝(Personalized Pharmaceutical Meta-Analysis Screening)으로, 개인 분변 시료를 기반으로 개인 분변 시료에서 유래한 장내 미생물 군집을 체외에서 복제·배양하고 후보물질을 처리한 뒤 미생물 유전체와 대사체 변화를 분석하는 플랫폼이다.

마이크로바이옴 반응성은 단순히 특정 균이 있느냐 없느냐로 설명하기 어렵다. 예를 들어 부티레이트 하나가 만들어지는 과정에도 여러 미생물이 단계적으로 관여한다. 탄수화물이 분해되고, 여러 대사 경로를 거쳐 최종적으로 특정 대사체가 생성된다. 

현재 데이터 수준만으로는 AI가 이를 완전히 예측하기 어렵다. 실제 개인 마이크로바이옴 환경에서 후보물질을 넣어보고, 반응을 확인하는 과정이 필요하다. PMAS 장점은 이 과정을 병렬로 수행할 수 있다는 점이다. 기존 직렬형 장내 모사 시스템은 연구에는 의미가 있지만, 상용화 수준의 처리량을 확보하기 어렵다.

HEM파마는 96개 병렬 구조(well plate)를 기반으로 개인별 반응성을 동시에 스크리닝할 수 있도록 설계했다. 암웨이가 3년가량 기술실사를 거쳐 HEM파마와 협력하게 된 배경도 이 병렬 구조와 상용화 가능성에 있었다.

PMAS가 기존 마이크로바이옴 분석 서비스와 가장 크게 다른 점은 무엇인가.

기존 분석 서비스는 주로 현재 마이크로바이옴 상태를 읽는 데 초점이 맞춰져 있다. 어떤 균이 많고 적은지, 어떤 대사 기능이 추정되는지를 분석하는 방식이다. PMAS는 여기서 한 단계 더 나아가 후보물질에 대한 개인별 반응성을 본다.

즉, 개인의 마이크로바이옴을 복제한 뒤 프로바이오틱스, LBP 후보물질, 천연물 소재 등을 처리하고 실제로 어떤 미생물 변화와 대사체 변화가 일어나는지를 비교한다. 이 방식은 단순 분석보다 기능성 소재 발굴, 환자군 세분화, 후보물질 반응성 평가에 더 직접적으로 활용될 수 있다.

마이크로바이옴 산업이 앞으로 발전하려면 균주를 많이 보유하는 것만으로는 부족하다. 어떤 사람에게 어떤 소재가 반응하는지, 반응성이 높은 사람과 낮은 사람의 차이가 무엇인지, 그 차이를 어떤 미생물이나 대사체가 설명하는지를 데이터베이스로 축적해야 한다. HEM파마가 중요하게 보는 경쟁력도 이 데이터베이스다.

PMAS에서 확인한 반응성이 단순 상관관계가 아니라 실제 기능적 의미를 갖는다는 것은 어떻게 검증하나.

마이크로바이옴 연구에서 가장 중요한 과제는 상관관계와 기능적 기여를 구분하는 것이다. 특정 미생물이 많다는 사실만으로 그 미생물이 반응성을 만들었다고 볼 수는 없다. 같은 균이 있어도 주변 미생물 군집, 기질, 대사 경로에 따라 결과가 달라질 수 있다.

PMAS는 후보물질 처리 전후의 미생물 군집 변화와 대사체 변화를 함께 본다. 반응성이 높은 군과 낮은 군을 비교해 차이를 보이는 미생물과 대사 경로를 좁히고, 다시 후보 미생물을 적용해 반응성이 회복되는지 확인하는 방식이다.

이 과정은 단순히 “어떤 균이 있다”를 보는 분석과 다르다. 어떤 미생물 조합이 특정 대사 반응을 만들고, 그 반응이 개인별 차이를 설명할 수 있는지를 검증하는 접근이다. 

결국, PMAS의 목적은 마이크로바이옴 구성을 읽는 데 그치지 않고, 기능적으로 의미 있는 후보를 선별하는 데 있다.

데이터베이스를 HEM파마의 핵심 경쟁력으로 강조했다. 데이터가 어떻게 기술적 해자가 되나.

플랫폼이 있으면 데이터가 쌓이고, 데이터가 쌓이면 플랫폼의 가치가 다시 올라간다. HEM파마는 PMAS 관련 특허뿐 아니라 암웨이 협력 등을 통해 축적한 반응성 데이터베이스를 중요한 기술 자산으로 보고 있다.

후발 기업이 유사한 기술을 개발하려고 해도 두 가지 장벽이 있다. 하나는 특허고, 다른 하나는 시간이다. 설령 기술적 우회가 가능하더라도 동일한 수준의 데이터를 쌓으려면 다시 수년이 걸린다. 마이크로바이옴 산업에서는 이 시간이 곧 사업 기회와 연결된다.

신약개발도 같은 맥락이다. 질환이나 치료 반응성이 다른 집단을 비교하고, 그 안에서 핵심 미생물과 대사 경로를 좁혀가는 과정이 필요하다. PMAS와 데이터베이스가 결합되면 후보물질을 더 빠르게 좁히고, 개발 가능성이 높은 미생물 제제를 선별하는 데 활용할 수 있다.

일본 시장 반응이 예상보다 크다. 한국과 일본 시장은 어떤 점에서 달랐나.

한국과 일본은 개인 건강관리 서비스에 대한 수용 방식이 다르다. 한국은 건강검진 접근성이 매우 높고 비용도 상대적으로 낮다. 이 때문에 마이크로바이옴 분석 서비스는 일반 대중 시장보다는 건강관리에 관심이 높은 소비자층을 중심으로 형성되는 경향이 있다.

반면 일본은 200달러 수준의 개인 건강 분석 서비스에 대한 심리적 장벽이 낮았다. HEM파마는 당초 일본 시장을 한국의 1.5~2배 수준으로 예상했지만, 현재 체감하는 일본 시장 반응은 그보다 크다. 

중요한 것은 단순 수출, 매출이 아니다. 현지인의 마이크로바이옴 데이터를 확보하고, 해당 시장의 식습관과 건강관리 수요에 맞춘 서비스를 설계해야 한다. 일본 법인 설립과 현지 데이터 분석도 이 전략의 일환이다. 일본뿐 아니라 향후 태국, 대만, 미국, 중국 등으로 확장할 경우 해외 매출 비중이 더 커질 것으로 보고 있다.

세종공장은 HEM파마가 제조 역량까지 갖췄다는 점에서 의미가 크다는 평가다. 어떤 전략으로 설계했나.

세종공장은 HEM파마가 연구개발 중심 기업에서 제조 역량을 갖춘 플랫폼 기업으로 전환하는 기반이다. 설계 단계부터 의약품 수준의 생산·품질관리 체계를 염두에 두고 구축했고, 생산 라인의 85% 이상을 자동화했다. 충진부터 창고 이동까지 공정 자동화를 적용해 사람의 개입을 최소화하는 방향으로 설계했다.

LBP 생산에서 가장 큰 리스크 중 하나는 오염이다. 물과 공기는 설비로 통제할 수 있지만, 사람이 개입하면 오염 가능성이 커진다. LBP로 가려면 자동화와 무인화에 가까운 생산 체계가 필요하다. 세종공장은 이 방향에 맞춰 구축한 생산기지다.

또 하나의 특징은 하이브리드 생산기지라는 점이다. 마이크로바이옴 기반 건강기능식품과 LBP 생산을 함께 고려했다. LBP 시장이 본격적으로 열리기 전까지는 건강기능식품 생산으로 가동 경험과 품질관리 체계를 축적하고, 장기적으로 LBP 생산 기반으로 확장하는 구조다.

기존 글로벌 공급처가 맡던 암웨이 물량을 세종공장이 맡게 된 것은 어떤 의미인가.

HEM파마 제조 역량이 글로벌 공급망 기준에 진입했다는 것으로 해석할 수 있다. 단순히 균주를 배양할 수 있다는 수준을 넘어, 다국적 기업이 요구하는 품질관리, 생산 안정성, 납기 대응, 글로벌 공급 역량을 검증받았다는 뜻이다.

PMAS가 개인별 마이크로바이옴 반응성을 평가하는 연구·데이터 플랫폼이라면, 세종공장은 그 결과를 실제 제품으로 구현하는 제조 플랫폼이다.

특히 암웨이 물량은 특정 국가에 한정된 제품이 아니라 전 세계  공급망으로 연결되는 제품군이다. HEM파마의 자동화 생산 체계와 품질관리 역량이 실제 글로벌 사업화 단계에서 작동하기 시작했다는 점에서 의미가 크다.

마이크로바이옴 신약, 특히 LBP 시장은 아직 기대와 한계가 공존한다. 이 시장을 어떻게 보고 있나.

마이크로바이옴 신약은 아직 기술 성숙도 측면에서 시간이 더 필요하다. 시장에서 마이크로바이옴이 박한 평가를 받은 이유도 기술의 가능성이 없어서라기보다, 다른 모달리티보다 사업화 성숙도가 낮았기 때문이라고 본다.

초기 마이크로바이옴 치료제는 분변 기반 접근에서 출발했다. 그러나 장기적으로는 특정 환자군과 특정 기전에 맞춘 미생물 제제로 발전해야 한다. 단일 균주로 모든 사람에게 같은 효과를 기대하기는 어렵다. 개인별 반응성, 환자군 세분화, 대사체 변화 분석이 함께 가야 한다.

면역항암제 병용, 난치성 폐질환, GLP-1 치료제의 한계 보완 등은 장기적으로 검토할 수 있는 영역이다. 다만 핵심은 특정 질환명을 앞세우는 것이 아니라, 데이터베이스와 PMAS를 기반으로 반응 가능성이 높은 미생물 후보를 좁혀가는 것이다. 이 방식이 LBP 개발의 속도와 성공 가능성을 높일 수 있다고 본다.

마이크로바이옴 신약 개발에도 집중하고 있는 것으로 알고 있다. 최근 여성 질 건강과 COPD 영역의 국제 학술지 게재 성과의 의미는.

두 연구는 HEM파마 마이크로바이옴 연구가 질환 관련 미생물 불균형, 숙주 면역 반응, 대사체 변화를 함께 검증하는 단계로 확장되고 있음을 보여준다.

여성 질 건강 연구는 국제 학술지 The ISME Journal에 게재됐다. HEM파마가 분리한 Lactobacillus helveticus 20838은 세균성 질염 관련 주요 미생물인 Gardnerella vaginalis 증식을 억제하고, TNF-α와 IL-1β 등 염증성 사이토카인 발현을 낮췄다. 16S rRNA 유전자 분석에서도 질과 장내 미생물 다양성 회복, Lactobacillus 속 유익균 증가가 관찰됐다. 이는 질 내 환경뿐 아니라 장내 미생물 환경까지 함께 조절하는 장-질 축(Gut-Vagina Axis) 관점의 가능성을 제시한 결과다.

쉽게 말해, 특정 유산균이 유해균만 억제한 것이 아니라 염증을 낮추고 무너진 미생물 생태계를 유익균 중심으로 회복시킬 가능성을 보였다는 의미다.

COPD 연구는 네이처 포트폴리오 학술지 npj Biofilms and Microbiomes에 게재됐다. HEM파마는 중증 COPD 환자 분변 기반 PMAS 스크리닝으로 Lactobacillus fermentum HEM20792를 발굴했고, 흡연 유도 폐기종 동물모델에서 폐포 구조 손상 완화와 폐 기능 개선을 확인했다. 단일세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq) 분석에서는 NF-κB, IL-17 등 염증 신호 경로가 억제됐고, 염증성 대식세포도 감소했다. 장내에서는 염증 완화와 관련된 단쇄지방산(Short-Chain Fatty Acids, SCFAs) 증가가 관찰됐다.

즉, 장에서 작동하는 유익균이 대사체와 면역 조절을 통해 폐 염증에도 영향을 줄 수 있다는 장-폐 축(Gut-Lung Axis)을 통한 폐 염증 조절 가능성을 전임상에서 입증한 것이다.

자율건강 플랫폼 ‘바이그널(BIGNAL)’도 흥미롭다. 마이크로바이옴 분석이 일상 건강관리로 확장되는 그림인가.

마이크로바이옴 분석의 가장 큰 병목 중 하나는 채변이다. 사람이 자신의 건강 상태를 매일 확인하려면 채혈이나 채변처럼 부담이 큰 방식으로는 한계가 있다. HEM파마가 자율건강 플랫폼을 준비하는 이유도 여기에 있다. 현재 구상하는 방향은 변기 부착형 또는 클립형 센서를 통해 배변 과정에서 발생하는 가스를 측정하고, 이를 마이크로바이옴 상태와 연결해 분석하는 것이다.

휘발성유기화합물(VOC), 황화수소(H2S) 등 지표를 활용해 배변 상태, 가스 점수, 생활습관 정보를 제공하는 방식이다. 여기에 건강검진 데이터, 개인건강기록(PHR), Apple Health·Android Health 등 개인 건강 데이터와의 연계까지 고려하면 매일 건강 상태를 더 입체적으로 볼 수 있다.

HEM파마는 이 자율건강 플랫폼을 바이그널로 준비하고 있다. 단순히 마이크로바이옴을 한 번 분석해주는 서비스가 아니라, 일상 데이터를 지속적으로 축적해 개인 맞춤형 건강관리 정보를 제공하는 모델이다. 

장기적으로는 마이크로바이옴 데이터, 생활 데이터, 건강검진 데이터가 결합된 플랫폼에서 새로운 건강기능식품, LBP, 디지털 헬스케어 서비스가 나올 수 있다고 본다.

HEM파마는 분석, 제품화, 제조, 디지털 헬스케어를 모두 연결하려는 것으로 보인다. 향후 1~3년간 가장 집중할 전략은 무엇인가.

우선은 진행 중인 글로벌 사업화에 집중하고자 한다. 암웨이 협력 제품, 일본 시장 확대, 후속 국가 진출, 세종공장 생산 안정화가 단기 과제다. 특히 해외 시장은 한국보다 개인 건강관리 서비스에 대한 수용성이 높게 나타나고 있어, HEM파마의 성장축도 해외로 이동할 가능성이 크다.

동시에 PMAS와 데이터베이스를 기반으로 한 신약개발 가능성도 준비하고 있다. 다만 LBP 시장은 단기간에 과장해서 접근할 영역이 아니다. 기술 성숙도와 규제 환경, 제조 품질관리 체계가 함께 올라와야 한다.

HEM파마는 건강기능식품 사업화, 글로벌 데이터 축적, 세종공장 제조 역량, PMAS 기반 후보물질 발굴을 순차적으로 연결해 갈 계획이다.

마이크로바이옴은 아직 완성된 시장이 아니다. 그러나 개인별 건강관리, 반응성 예측, LBP 개발, 자율건강 플랫폼이 연결되면 산업의 확장성은 커질 수 있다. HEM파마는 그 전환점에서 데이터와 제조 역량을 함께 갖춘 기업으로 자리 잡는 것을 목표로 하고 있다.