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바이오/의료 바이오 3D 프린터, 세포부터 인체조직까지~

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2019-11-23 04:52:00
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세포를 사용하여 인공적으로 조직을 만들어내는 ‘바이오 3D 프린터’가 실용화 단계에 이르렀다. 신약의 안전성을 평가하는 데 사용되며, 일본 리코(Ricoh)社는 세포를 담은 칩 제품을 2020 봄까지 발매할 예정이다. JSR이 캐나다 기업과 협업한 것도 독성을 알아볼 수 있는 간 조직을 개발하기 위함이었다. 인공 장기를 제조하고자 하는 기업도 나타나, 전 세계적인 경쟁이 시작되고 있다.

 

▼ 바이오 3D 프린터 : 수지나 금속을 분사하여 입체물을 만드는 3D 프린터 기술을 사용하여 세포를 가지고 인체 조직을 만든다. 노즐을 통해 분사되는 인젝트 방식 또는 침에 꽂아 쌓아올리는 방법 등이 있다. 2010년대에 제약회사나 연구기관에서 기술 평가를 위해 도입되어 왔다. 대학에서 출발한 기술 등을 활용하는 관련 기업이 생겨, 신약 개발 및 인공 장기 생산에 응용되려 하고 있다.

 

<그림> 바이오 3D 프린터 관련 시장 확대

 

<표> 참여기업 현황

 

리코가 입주해 있는 가와사키市의 연구개발 거점에서 동사가 개발한 바이오 3D 프린터가 작동하고 있다. “진짜 세포를 원하는 위치로 옮겨간다.” 모토마 노부히로 HC 사업 본부장은 독자적인 기술을 사용한 프린터를 통해 신약의 안전성을 평가하기 위한 칩 제품을 사업화하겠다고 밝혔다. 이를 계기로, 복잡한 조직까지도 제작할 계획이다.

 

리코는 칩 제품을 제조할 때 먼저 환자의 유전 정보가 포함된 세포를 배양하고 증식시킨다. 배양된 세포는 액체와 함께 헤드에서 밀려나와 칩이 나열된 구멍으로 들어간다. 제약회사는 칩에 다양한 환자의 세포를 담으면, 개발 중인 약이 어떤 사람에게 맞는지 알아볼 수 있다.

 

동사의 바이오 3D 프린터는 인젝트 방식을 채용하였다. 복사기를 제조하며 40년 동안 축적해온 기술이 생각지도 못한 분야에서 활용되고 있다. 미국에서 2020년 봄까지, 일본에서도 2021년 봄까지는 사업을 시작할 예정이다. 안전성 평가를 수탁하는 서비스도 관심을 두고서, 2025년에는 매출 200억 엔을 달성하겠다는 목표로 하고 있다.

 

신약의 안전성 평가는 바이오 3D 프린터의 첫 번째 용도이다. JSR과 바이오 프린팅 기술을 가진 캐나다의 애스펙트 바이오 시스템즈는 2018년에 제휴를 맺었다. 목적은 인공 간 조직을 만드는 것이었다. 약에 포함되는 독성의 성질이 인체의 밖으로 배출될 수 있는지 조사하기 위해 사용된다.

 

JSR은 수지와 같은 소재를 분자 수준으로 개발하는 높은 기술력을 갖고 있다. 의료분야에서 이를 활용하고자, 게이오대학과 다양한 연구개발을 진행하고 있다. 미국의 존슨앤존슨 역시 애스펙트와 연구를 시작하는 등 폭넓은 기업들이 바이오 3D 프린터를 통한 신약 평가 사업에 관심을 보이고 있다.

 

하나의 신약 개발이 성공하려면 임상시험에 총 1조원 정도가 들어간다고 한다. 인체 조직을 만들어내어, 지금 활용되고 있는 동물 실험보다도 인간에 더욱 가까운 형태로 신약의 작용을 조사할 수 있게 되면, 인간이 직접 임상시험을 하게 되었을 때 개발 중지가 되는 경우가 줄어들어 ‘개발 비용이 절감’될 것으로 기대하고 있다.

 

바이오 3D 프린터는 인공 장기를 제작하는 데에도 사용될 전망이다. 후지필름 등이 출자한 사이퓨즈(도쿄)는 9월에도 사가대학과 인공 혈관과 관련된 임상연구를 시작하였다. 아키에다 시즈카 사장은 “2020년대 초반에는 사업화하고 싶다”고 밝혔다.

 

인공 혈관은 투석 환자가 혈액을 정화할 때 사용하는 수지관(shunt)을 대체하게 된다. 막혀서 잘못되는 경우가 있기 때문이다. 인공 혈관을 사용하면 혈류를 개선할 수 있다.

 

사이퓨즈는 먼저 세포를 증식시켜 세포 덩어리를 만든다. 인공 혈관의 3D 데이터를 바탕으로 이러한 덩어리를 뾰족한 침이 서 있는 판 위에 찔러 넣는다. 그러면 며칠 사이에 세포가 서로 붙는다. 서로 연결되고자 하는 세포의 본래의 성질을 이용한 것이다. 일반적으로 사용하고 있는 결합 재료는 필요하지 않다. 심장 바이패스 수술에서도 이용할 수 있을 것으로 기대하는 사람도 있다.

 

미국의 리서치 회사 마켓 앤 마켓에 따르면, 한 대당 수 천만원에서 수 억원으로 판매되는 바이오 3D 프린터의 세계 시장은, 2021년에 13억 3260만 달러 규모가 되어, 2016년 대비 3배를 뛰어넘는다고 예측한 바 있다.

 

바이오 3D 프린터를 보급할 때에는 안전성 확인은 물론 제조비용을 절감시키기 위한 노력을 해야 한다. 제약회사와 환자의 니즈는 존재하며, 서양 및 중국에서는 스타트업 등 관련 기업들이 많이 생겨나고 있다. 실용화를 둘러싼 경쟁이 한층 심각해질 것으로 보인다.

 

관련 보고서(1) : 2020 바이오 인공장기 기술 및 시장동향과 참여업체 사업현황

http://irsglobal1.4adtech.com/shop_goods/goods_view.htm?category=05000000&goods_idx=83267&goods_bu_id=

 

관련 보고서(2) : 2020년 인공(바이오)장기, 생체재료와 의료용 3D프린팅 기술개발 동향과 시장전망

http://irsglobal1.4adtech.com/shop_goods/goods_view.htm?category=05000000&goods_idx=83264&goods_bu_id=

 

 

 

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