"제발 헌혈 좀 부탁드립니다." "도와주세요." “살려주세요.” SNS가 등장한 이후로 수년간 이와 같이 지정 헌혈을 부탁하는 절박한 호소들이 이어지고 있다. 이는 혈소판 수급이 얼마나 어려운지, 그 심각성이 얼마나 큰지를 보여주는 단적인 예다. 혈액 부족 문제는 전 세계적으로 수십 년간 이어져 왔지만, 팬데믹과 고령화가 맞물리면서 그 심각성이 더욱 부각되고 있다. 특히 응급 상황이나 수술, 항암 치료와 같은 의료 현장에서 혈액, 특히 혈소판의 수급 불균형은 환자 생명을 위협하는 큰 문제로 다가오고 있다. 

이러한 위기를 해결하고자 도전하는 기업이 있다. 바로 듀셀바이오테라퓨틱스다. 듀셀바이오테라퓨틱스(이하 듀셀바이오)는 첨단 생명과학 기술을 활용해 인공 혈소판을 개발함으로써, 혈액 수급 문제에 혁신적인 해결책을 제시하고 있다. 

듀셀바이오는 줄기세포 분화 기술과 독자적인 배양 기술을 결합해 대량으로 인공 혈소판을 생산하는 체제를 구축했다. 이로써 기존 헌혈 기반의 혈액 공급 방식으로는 충족할 수 없었던 수요를 새로운 방식으로 해결하고자 한다. 특히 인공 혈소판 개발에서 일본, 미국 등의 선진국과 어깨를 나란히 하며 임상시험에 진입할 수 있는 기반을 마련한 것은 매우 고무적인 성과다. 글로벌 시장에서 주목받는 기업으로 자리매김한 듀셀바이오는 더욱 빠르게 상용화 단계에 진입하고 있다.

듀셀바이오 이민우 대표는 “인공 혈소판 개발은 단순히 상업적 성과를 넘어 국민 건강과 국가 보건 체계의 핵심 자산이 될 수 있다는 점에서 의미가 크다”면서 “듀셀바이오는 국가 차원의 혈액 수급 문제를 해결하는 동시에 전 세계 인류의 건강과 생명을 위한 새로운 시대를 열어가겠다”고 포부를 밝혔다. 듀셀바이오는 2021년 10월 이민우 대표가 설립, 현재 판교에 거점을 두고 있다. 이 대표는 녹십자 R&D센터, 한독 연구기획실, 퍼스트바이오테라퓨틱스 전략기획실 등을 거친 신약개발 전문가다.

듀셀바이오는 우수한 기술력과 시장성을 인정받아 올해 시리즈B에서 125억원의 투자를 유치하는 데 성공했다. 현재까지 투자유치 금액만 200억원에 달할 만큼 인정받고 있다. 시리즈B에는 LB인베스트먼트, 파트너스인베스트먼트, 한국산업은행, 기술보증기금, 흥국증권, 신한캐피탈이 참여했다. 특히 듀셀바이오는 인공 혈소판의 상업용 생산을 위한 GMP 제조소 확보를 위해 시리즈C 투자 유치를 본격적으로 시작했다. 이번 투자 유치는 대량생산 체제를 구축하고 상용화를 앞당기기 위한 중요한 단계다.

약업신문은 최근 성남시 판교에 위치한 듀셀바이오 본사에서 이민우 대표를 만나, 인공 혈소판 개발에 대한 기술적 진전과 향후 계획에 대해 심도 있는 대화를 나눴다.

혈액 부족 문제가 다년간 이어져 왔으나, 여전히 신약에 비해 관심받지 못하고 있다. 인공 혈액 기술 성숙도가 부족한 것은 아닌지, 기술 발전 어디까지 왔는가.

9부 능선은 넘었다고 생각한다. 인공 혈액 중 인공 적혈구 연구개발은 꽤 오래전부터 전 세계적으로 많이 연구돼 진전을 이뤘다. 인공 혈소판 연구개발은 비교적 최근인 10년 전부터 본격화됐다. 두 분야 모두 현재까지 성공 사례는 없지만, 임상시험이 다수 진행되고 있고, 또 긍정적인 결과가 나오고 있어 기술은 상용화 전 단계인 성숙기에 접어들었다고 판단할 수 있다. 지금까지는 세계대전이나 전시에 대비해 혈액 수급을 위한 인공 적혈구 연구개발이 주로 이뤄지면서, 상대적으로 혈소판에 관한 연구는 활발하지 않았다. 듀셀바이오테라퓨틱스가 주목받는 이유도 이러한 부족한 인공 혈소판 기술을 한 단계 끌어올릴 기술력을 보유했기 때문이다.

최근 줄기세포 분화 기술을 기반으로 일본 교토대학교에서 인공 혈소판 기술의 비약적인 발전을 이끌었다. 특히 상업화를 위해 교토대로부터 스핀오프된 메가캐리온(Megakaryon)이 진행한 임상 1상에서 긍정적인 결과가 나온만큼, 가능성이 현실로 확인되고 있다. 일본 외에도 미국과 유럽에서 정부 차원의 지원을 받으면서 빠르게 성장하고 있다. 인공 혈소판을 개발하는 데에는 신약만큼 매우 긴 시간이 소요되지는 않기 때문에 머지않은 미래에 인공 혈소판 상용화가 이뤄질 전망이다.

인공 혈소판이 구체적으로 무엇이며, 국가적으로 왜 필요한지.

혈액은 크게 네 가지 구성 성분인 혈장, 백혈구, 적혈구, 혈소판으로 이루어져 있다. 이 중에서도 혈소판은 우리 몸에서 출혈이 발생했을 때 지혈 작용을 일으키는 가장 중요한 성분이다. 특히 현재의 과학 기술로 인공적으로 만들 수 있는 단일 혈구 세포는 적혈구와 혈소판뿐이다. 혈소판은 수술이나 사고로 인한 과다 출혈 시 생명을 구하기 위해 반드시 필요한 요소다.

많은 사람이 혈액이 부족할 때 적혈구만 수혈받으면 된다고 생각하지만, 실제로는 지혈을 통해 공급받은 혈액이 소실되지 않도록 하는 것도 중요하다. 적혈구가 산소를 공급하며 생명 유지에 필수적인 역할을 한다면, 혈소판은 지혈을 통해 이러한 상태를 유지하게 한다. 결국, 혈액 공급에서 미충족된 수요는 혈소판에 더 크게 의존하는 셈이다.

혈소판은 출혈 상황뿐만 아니라 다양한 의료적 상황에서도 필요하다. 대표적으로 항암 치료를 받는 환자들이나 특정 질환을 앓는 환자들은 약물 치료로 인해 혈소판 수치가 떨어지는 경우가 흔하다. 이러한 환자들은 최소 한 달에 두 번 정도 수혈을 통해 혈소판을 공급받아야 한다. 또한 혈우병과 같이 혈소판 수치가 저하되는 질병을 앓는 많은 환자들도 혈소판이 필요하다.

현재 전 세계적으로 혈소판 재고가 매우 부족해 많은 환자들이 그 수요를 해결하지 못하는 어려운 상황에 처해 있다. 이로 인해 일부 환자들이 SNS를 통해 지정 헌혈을 요청하는 경우도 많다. 이러한 문제를 해결하기 위해서라도 인공 혈소판의 개발은 매우 중요하고 시급하다.

혈소판 부족 문제가 쉽게 해결되기 어려운 이유는.

보통 헌혈을 통해 혈소판을 공급하지만, 헌혈만으로는 수요를 충족시키기 어려운 상황이다. 헌혈에는 전혈 채혈과 성분 채혈 두 가지 방식이 있다. 전혈 채혈은 일반적으로 알려진 수혈팩에 혈장을 포함해 적혈구와 혈소판이 모두 들어있는 형태로, 채혈 과정은 약 30분 정도가 소요된다. 반면 혈소판 채혈이라고 하는 성분 채혈은 피를 뽑은 후 원심분리로 혈소판만을 선별하고, 나머지 혈액은 다시 신체에 투여하는 방식이다. 이 과정은 약 1시간에서 1시간 30분 정도가 걸리기 때문에, 성분 채혈이 이뤄지는 빈도가 낮아 결국 혈소판 공급 부족으로 이어지고 있다.

또 다른 문제점은 혈소판의 짧은 보관 기간이다. 혈소판 기능을 유지하면서 보관할 수 있는 기간은 최대 5일 정도로 매우 짧다. 이 때문에 혈소판이 더 빠르게 공급돼야 하지만 공급망 확충 문제와 헌혈 기반 공급 방법 한계로 어려운 상황이 지속되고 있다.

정부 차원에서 인공 혈소판 연구개발을 지원하고 있는지.

우리나라 정부에서도 인공 혈액 및 생산 기술을 확보하기 위한 지원을 시작했다. 보건복지부 주관으로 산업통상자원부, 과학기술정보통신부, 식품의약품안전처, 질병관리청까지 5개 부처가 함께 인공 혈액 연구개발을 지원하고 있다. 지난해 7월에는 세포 기반 인공 혈액 사업단이 꾸려졌고, 듀셀바이오는 같은 해 7월 세포 기반 인공 혈액 사업단의 인공 혈소판 대량생산 공정 기술 개발 사업에 선정돼 5년 동안 약 60억원의 지원을 받게 됐다.

코로나19와 같은 팬데믹 감염성 질환의 증가와 고령화로 인해 양질의 혈액 수급이 앞으로 더욱 어려워질 것으로 예상됨에 따라, 정부는 인공 혈액 확보에 지속적인 노력을 기울일 예정이다. 듀셀바이오는 이번 국가 과제를 발판으로 삼아 신속하게 임상시험에 진입하고 상용화를 이루겠다.

인공 혈소판 개발에 필요한 기술과 듀셀바이오가 확보한 기술은.

인공 혈소판 제작 과정은 크게 분화 기술, 유전자 조작 기술, 배양 기술이 필요하다. 듀셀바이오는 이 세 가지 기술을 모두 확보했다. 먼저 분화 기술 면에서 듀셀바이오는 10여종의 줄기세포를 시험해 인공 혈소판 생산을 시도했으며, 이 중 유도만능줄기세포(iPSC)가 가장 고효율로 생산 가능한 줄기세포임을 확인했다. 유전자 조작 기술 면에선 혈소판을 지속적이고 고효율로 만들 수 있는 유전자 탐색도 진행하고 있다. 또 혈소판 생산에 특화된 세포주를 자체적으로 마련하기 위해 분화와 관련된 여러 가지 유전자를 탐색적으로 조작 기술을 통해 도입하는 시도도 진행 중이다. 

배양 기술 면에선 대량생산 체제 구축에 가장 큰 노력을 기울이고 있다. 기술적으로 우수한 분화, 유전자 조작 기술의 활용은 결국 실용화가 달성돼야 비로소 빛을 볼 수 있다. 현재는 5~10L 규모의 배양기를 다수 동시 운용하는 형태로 진행하고 있지만, 해당 데이터를 기반으로 200L 배양기 또는 더 나아가 1000L 급의 대량 배양도 가능하도록 연구개발하고 있다.

듀셀바이오 기술 경쟁력과 선두 그룹과의 격차는.

듀셀바이오의 기술 경쟁력은 인공 혈소판 실용화와 대량생산을 목적으로 모든 것이 개발됐다는 점이다. 듀셀바이오는 인공 혈소판 사업을 시작할 때부터 상업화를 위한 대량생산을 목표로 모든 연구개발 방향을 설정했다.

듀셀바이오는 50L 배양기 4대를 가동해 한 번의 사이클 당 200L의 대량생산 시스템을 구축할 수 있는 스케일 업(Scale-up) 공정 개발을 진행 중이며, 대량생산과 임상시료 생산을 위한 GMP 시설 구축도 준비 중이다. 해당 시스템이 구축되면 듀셀바이오는 한 사이클 당 인공 혈소판 약 1000팩을 생산할 수 있는 규모를 확보하게 된다.

현재 인공 혈소판 선도 기업으로 평가받는 메가캐리온도 아직까지 대량생산 체제를 구축하지 못했다. 메가캐리온은 초기 분화 기술에 기반한 연구를 시작했기 때문에 세계 최초로 인공 혈소판의 임상 시험 진입이라는 성과를 거뒀지만, 상업화를 위한 대량생산에는 최적화되지 않았다. 메가캐리온은 최근 다시 대량생산 체제를 구축하기 위해 작업을 시작한 상태다. 제조 공정이 변경되면 다시 임상시험을 시작해야 하기 때문에, 이들의 임상 재진입은 2027년으로 예상되고 있다.

신속한 생산 프로세스도 듀셀바이오의 경쟁력 중 하나다. 인공 혈소판은 보관 기간이 5일에서 길어야 10일이다. 공정 시간이 길어지면 다음 배치 생산에 차질이 생겨 충분한 양을 확보하기 어려워진다. 메가캐리온은 한 배치를 생산하는 데 약 20일에서 27일이 소요되지만, 듀셀바이오는 현재의 공정으로 9일 만에 한 배치 생산이 가능하다. 메가캐리온이 한 달에 한 배치를 생산할 때, 듀셀바이오는 최소 3배치 이상 생산할 수 있는 것이다. 이는 곧 원활한 공급과 가격 경쟁력을 확보하는 중요한 요소가 된다.

듀셀바이오에서 진행한 인공 혈소판 연구 중 주목할 만한 결과는.

듀셀바이오는 유도만능줄기세포로부터 분화된 거핵세포가 생성한 인공 혈소판에 대한 형태학적 및 기능적 분석을 진행했다. 특히 인공 혈소판이 정상적인 기능을 수행하는지 확인하기 위해 혈액 유래 혈소판과의 비교, 핵이 없는 특징, 다양한 인자를 포함한 알파 및 덴스 과립 구조에 중점을 두고 검증을 실시했다.

연구 결과, 줄기세포로부터 분화된 인공 혈소판은 혈액 유래 혈소판과 동등한 수준의 구조적 특징을 가지고 있는 것이 확인됐다. 특히 혈류 속에서 비활성 상태로 존재하다가 출혈이 발생하면, 출혈 부위에서 분비되는 인자들의 신호를 받아 활성화 상태로 변화하는 혈소판의 특성이 구현됐다.

듀셀바이오의 인공 혈소판은 생산 시점에서는 비활성 상태로 있다가 출혈 부위에서 분비되는 인자로 자극을 받았을 때 활성화된 형태로 변화했다. 또한 활성화된 인공 혈소판은 서로 응집(Aggregation)해 출혈 부위를 막아 지혈하는 역할도 문제없이 수행했다. 이러한 자극에 의한 형태 변화는 인공 혈소판이 혈액 유래 혈소판의 기능과 역할을 성공적으로 수행할 수 있음을 증명한 것이다. 더불어 혈소판 감소증 동물 모델에서도 이 인공 혈소판은 혈액 유래 혈소판처럼 지혈 효과를 나타냈다.

현재까지 연구 결과에 따르면, 인공 혈소판은 혈액 유래 혈소판과 구조적 특징, 기능, 형태 면에서 동등한 물질로 판단된다.

상업용 대량생산을 위한 GMP 시설 구축 현황은.

현재 듀셀바이오는 새로운 GMP 시설을 건립하거나, 이미 GMP 인증을 받은 시설 중 매물로 나온 곳을 인수하는 방안을 고려 중이다. 새롭게 GMP 시설을 짓는 데에는 큰 비용과 시간이 소요되므로, 현재 듀셀바이오 기술을 적용할 수 있는 매물 몇 곳을 선정해 실사를 진행 중이다.

거대 자본을 가진 기업이 대규모로 인공 혈액을 개발할 경우, 듀셀바이오 경쟁력이 유지될지.

대량생산 체제는 자본력만으로 키울 수 있는 것처럼 보일 수 있지만, 일반적인 배양 시스템을 인공 혈소판에 그대로 적용할 수는 없다. 일반적인 세포치료제나 항체 배양 생산 시스템 같은 모달리티에 사용되는 배양기와 인공 혈소판 생산을 위한 배양 생산환경은 완전히 다르다. 

혈소판 생산배양 환경은 배양기 내에 전단 응력(Shear stress)라는 것이 주어져야 한다. 인공 혈소판은 골수 환경에서 혈소판을 생성할 수 있는 전구 세포인 거핵 세포의 환경 조성이 핵심이다. 거핵 세포는 골수의 조혈모세포로부터 분화돼 다공성 조직을 통해 세포체 일부가 혈류에 의해 끊어지며 혈소판을 만든다. 이처럼 혈소판 생산에는 생체 모사와 유사한 구조체 또는 배양 흐름과 조건을 맞춰야 하며, 이는 매우 까다로운 조건과 노하우를 요구한다. 이러한 노하우는 단순히 자본력을 통해 배양기를 확대한다고 해서 얻어지는 것이 아니므로, 진입 장벽이 매우 높다.

또한 정제 공정 역시 차별화된 기술이 필요하다. 일반적인 세포보다 혈소판은 크기가 매우 작다. 일반 세포가 10~20마이크로미터 정도 크기라면, 혈소판은 4~5마이크로미터 정도 크기다. 따라서 정제 시스템 자체도 완전히 달라져야 한다. 듀셀바이오는 공정별 노하우를 집약한 새로운 대량생산 체제를 구축하고 있으며, 이는 글로벌 대형 제약사가 진출하더라도 따라잡기에는 상당한 시간이 소요된다.

인공 혈소판 임상시험 진입 시점과 연구개발 계획은.

현재 인공 혈소판 개발 기술과 대량생산 기술의 개발이 완료됨에 따라, 올해 말까지 GMP 시설을 확보하고 2025년 하반기에는 본격적인 생산 시스템을 가동할 계획이다. 2026년 하반기에는 임상 1상에 진입하고, 2027년에는 임상 2상에 진입함과 동시에 IPO 추진하는 것도 목표로 하고 있다. 이 외에도 인공 혈소판의 용해물을 이용해 세포 성장을 촉진할 수 있는 배지 첨가물 등의 판매를 통해 신속하게 매출을 실현할 예정이다. IPO 추진 시에는 임상에 진입한 두 개의 파이프라인 확보와 안정적인 매출을 실현한 상태가 될 것이다.

인공 혈소판의 후속 파이프라인으로는 골관절염 치료제가 유력 후보로 개발되고 있다. 인공 혈소판에는 다양한 조직 재생 인자들이 포함돼 있어, 이를 활용한 골관절염 치료제 파이프라인 확보가 가능하다. 실제 범부처 재생의료기술개발사업단의 과제로 골관절염 치료제가 선정됐다. 골관절염 치료제는 현재 동물실험에서 대조군과 비교해 유효성과 안전성이 확인됐다. 해당 파이프라인은 2027년 임상 1상 진입을 목표로 개발 중이다.

신생 산업인 만큼, 지식재산권 확보 현황을 묻지 않을 수 없다.

듀셀바이오는 인공 혈소판 상업화를 위한 분화, 배양, 정제, 세포주 단계에서의 독자적인 기술에 대한 특허 확보에 총력을 기울이고 있다. 이미 국내에서 혈소판 제조방법에 대한 두 건의 특허 등록을 완료했으며, 글로벌 권리 확보를 위한 PCT도 출원된 상태다. 올해 10월 개별국 진입을 위한 준비가 진행될 예정이며, 앞으로도 지식재산권 강화를 위해 다수의 특허 등록을 추진할 계획이다.

해외 시장 진출 등 앞으로 계획은.

해외 진출을 전혀 고려하지 않은 것은 아니다. 그러나 인공 혈소판과 인공 혈액의 기술적 특성과 사회적 특성 두 가지 측면에서 보면, 첫 번째로 기술적 측면에서는 인공 혈소판의 보관 기간이 5일로 매우 짧다는 문제가 있다. 미국에서 임상을 진행하더라도 우리나라에서 생산한 후 미국으로 배송해 환자에게 투여할 시점에는 이미 폐기해야 할 가능성이 크다. 보관 및 유통 기간이 짧아 효용성이 떨어지는 것이다. 이를 해결하려면 미국 현지에 공장을 세워 현지에서 생산하고 운영해야 하며, 이를 뒷받침할 충분한 증거 자료도 필요하다. 이러한 점에서 글로벌 진출은 매우 어려운 과제가 될 수 있다. 반대로, 일본이나 미국에서 인공 혈소판을 먼저 개발하더라도 혈액의 수출입에 대한 장벽 때문에 국내에 도입하는 것 또한 쉽지 않다.

또한 인공 적혈구와 인공 혈소판은 단순한 의약품이 아니라 국민 건강과 보건에 직결된 국가의 중요한 자산으로 봐야 한다. 혈액은 다른 의약품과 달리, 유사시 가장 중요한 자원이 된다. 특히 우리나라와 같은 분단국가에서는 언제든지 비상 상황이 발생할 수 있기에, 적십자와 같은 국가 기관에서 혈액을 관리하고 있다. 이는 국가 경쟁력과도 밀접하게 연관돼 있다. 이에 따라 해외 임상보다는 가능한 한 국내 환자들을 대상으로 신속하게 임상을 진행하고, 국내 환자들에게 우선 공급할 수 있는 환경을 조성하는 것이 듀셀바이오의 최우선 미션이라고 생각한다. 단순히 의약품 판매를 통한 이윤 창출이 아니라, 국가와 국민의 보건을 지키고 인공 혈액을 국가의 전략적 자산으로 만드는 가치를 더욱 중시하고 있다. 

이러한 관점에서 규제 기관이 좀 더 열린 마음과 진보적인 접근을 해준다면, 인공 혈액이 국민 보건뿐만 아니라 국가의 전략적 자산으로서도 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.