[BioINdustry No.54] 헬스케어 분야 미래유망기술 Top 10 ※ 이 내용은 Frost&Sullivan에서 발행한 'Top Technology Trends in Health and Wellness'(2012)를 참고로 생명공학정책연구센터에서 재가공한 내용임 □ 헬스케어 분야 미래유망기술 Top 10 ○ Frost&Sullivan에서 2012년 헬스케어 분야 유망기술 Top 10을 선정함 ※ 3D cell culture, Nanoparticle-based theraphies, Recombinant expression, Biosensing, Prebiotics, GMO, Nutrient encapsulation, Nanofluidics and BioNEMs, NGS, Adult stem cell ○ 본 보고서에서는 유망기술로 선정된 각 기술별로 ‘기술 개요, 주요 동향, 활용 분야’ 등을 조사하였음 헬스케어 분야 미래유망기술 Top 10 □ 3D Cell Culture System - 생체 내(in vivo) 환경 모방 ○ 기술 개요 - 기존에 주로 사용되는 2차원으로 배양된 세포 반응은 3차원으로 구성된 실제 생물체의 반응과는 차이가 큼 ⇨ 3차원 세포배양 시스템을 통해 실제 생물체의 반응을 보다 정확하게 재현할 수 있음 ○ 주요 글로벌 동향 - 기존에 출시된 3D Biotek, Invitrogen, Millipore의 제품은 2013년 까지 시장 영향력을 가질 것으로 전망됨 - 3차원 세포배양 시스템을 통해 동물실험을 줄일 수 있을뿐만 아니라, 비용과 시간 등의 측면에서 효율성 향상이 가능함 ○ 활용 분야 □ Nanoparticle-based Therapies - 표적항암 치료 ○ 기술 개요 - 나노입자는 진단, 약물 타겟팅 등 다양한 분야에서 활용되고 있음 - 표적항암 치료 시, 나노입자는 펩티드, 단백질, 항체 등으로 이루어진 항암제와 결합되어 사용됨 ※ 나노입자를 통해 암 세포를 선택적으로 타겟팅하여 정상세포의 손상을 최소화하고 특정 암세포만을 선택적으로 사멸 가능 ○ 주요 글로벌 동향 - Cytimmune, NanoSpectra Biotherapies와 같은 기업들은 열(heat)에 기반한 나노입자 치료 연구 수행 ※ 임상1상이 2016년에 완료될 것으로 전망됨 - 미국, 한국, 대만, 일본 등 많은 국가에서 나노의학을 주요 아젠다로 설정하고 기술개발에 몰두하고 있음 - EC(European Commission)는 6th FP부터 나노의학에 대한 투자를 강화하여 2004년 이후 총 $367million을 투자하였음 국가별 나노의학 분야 투자 현황(2011-12) ○ 활용 분야 - 나노의학의 주요 적용 분야는 표적항암 치료 등의 약물전달 분야로 전체 투자의 59%를 차지하고 있음 (미국, 유럽) 국가별 나노의학 분야 투자 현황(2011-12)□ Recombinant Expression System - 식물 단백질 ○ 기술 개요 - 치료 또는 연구 목적으로 식물로부터 재조합 단백질 추출 ※ 항체나 효소 같은 사람의 단백질을 식물로부터 분리 - 유전자 이식 식물에 대한 규제 프로토콜은 아직 표준화되지 않음 - 효모나 박테리아를 사용하는 전통적인 방식은 수율이 35~50%정도로 낮고, 고가의 생산설비를 필요로 함 ⇨ 유전자 이식 식물을 사용함으로써 비용절감이 가능함 ○ 주요 글로벌 동향 - 최근 식물 단백질은 재조합 백신 생산에 사용되면서 주목을 받고 있음 - DARPA, NIAID는 재조합 단백질 생산을 위해 식물기반 시스템 개발에 투자를 확대함 ※ 가장 큰 프로젝트는 미국의 GreenVax로 담배식물을 사용하여 감염병 백신 생산 - 유럽에서는 독일과 이탈리아의 투자 비중이 가장 높음 ※ 유럽 내 투자비중 : 독일(21%), 이탈리아(16%), 영국(13%), 스페인(11%), 프랑스(9%) 순□ Biosensing - 나노바이오의학 ○ 기술 개요 - 탄소나노튜브(CNTs), 펩티드나노튜브(PNTs)는 표면적이 넓고, 화학적?물리적 안정성이 높아 센싱 소재로서 활용도가 높아지고 있음 ※ 나노튜브는 큰 반자성 차폐 특성을 가지고 있어 영상화, 센싱 등 나노바이오 의학에서 유용하게 사용될 수 있음 ○ 활용 분야 분야단기 (2012-2013)중기 (2013-2015)장기 (2015-2017)진단미세배열기술유전자 진단을 위한 Nano-beads이식형 바이오마커치료약물 전달 및 신약 개발치료제,면역 평가이식형 타겟팅 기기모니터링임상 모니터링Point-of-care 평가이식형바이오센싱 모니터 □ Next Generation Prebiotics ○ 기술 개요 - Prebiotics : 장내미생물의 성장을 자극하여 인체에 유리한 영향을 주는 물질로 인체 내에서 소화되지 않는 소당류로 구성되어 있음 - 아직은 응용연구 및 임상단계이지만 2020년 이후 약물 대체물질로서 활용이 가능할 것으로 기대됨 ○ 활용 분야 분야20122015Prebiotic blends2개 이상 prebiotics의 조합,이눌린(inulin) 조합 출시이눌린과 프락토올리고당의 조합이 세계시장에 출시될 것으로 전망Cosmeceuticals(기능성 화장품)여드름 예방을 위한 prebiotics의 효능 테스트 (Glasgow 대학)Loreal 및 Dedeor에서 prebiotics를 첨가한 화장품 출시 전망2G Prebiotics위장관질환 예방을 위한Prebiotics 개발 중심혈관 질환 예방을 위한Prebiotics 연구Synbiotic(Probiotic+Prebiotic)Synbiotic이 첨가된 요구르트 임상실험Synbiotic 요구르트 특허 획득 및 제품 출시캡슐화된 PrebioticsCosmeceutical,약물전달물질로서 사용특정 질병 예방을 위한캡슐화된 prebiotics 연구약물 대체약물 대체물질로 활용 가능성 연구각 국에서 관련 연구 수행□ Genetically Engineered Foods ○ 기술 개요 - 유전자를 인위적으로 조작하여 기존에 없는 새로운 형질이나 유전자를 지니도록 개발하는 기술 - 기존 식품보다 영양소를 증진시킬 수 있고, 특정 질병에 대한 면역력 강화를 위한 백신 기능 또한 첨가할 수 있음 ○ 주요 글로벌 동향 - 다양한 GMO 제품들이 이미 시장에 출시되어 있고, test tube food 등과 같은 신기술을 사용한 식품은 2014년 즈음 상용화 될 것으로 전망 ○ 활용 분야 □ Nutrient Encapsulation ○ 기술 개요 - 인체에 필요한 영양소, 효소, 미생물 등 다양한 첨가물들이 파괴되지 않고 체내에 흡수되도록 캡슐화 또는 코팅*하는 기술 *코팅 재료 : 설탕, 단백질, 다당류, 합성 고분자, 지방 등 - 캡슐화를 통해 생체이용률을 증가시킬 뿐만 아니라 특정 환경에 대한 선택적인 반응을 조절할 수 있음 ○ 기술 로드맵 (Technology Roadmap) - Nutraceuticals, 기능성 식품 등 다양한 산업으로 활용범위가 확장될 것으로 전망됨 □ Nanofluidics and BioNEMs ○ 기술 개요 - Nanofluidics : 1nm 미만 작은 유체의 제어 및 조작 ※ 조건에 따라 약물 방출 속도를 제어할 수 있어 약물 전달 장치에 활용되고 있음 ○ 주요 글로벌 동향 - BioMEMS 기술이 주로 활용되는 신약 후보물질 발굴 및 진단분야에 BioNEMS 기술의 활용비중이 높아질 전망 - Nanofludics 기술은 나노기반 기술 개발에 박차를 가하고 있는 북미, EU 등에서 정부의 육성정책을 통해 개발되고 있음 - BioMEMS 기술 분야에서 중국은 빠르게 부상하고 있어 머지않아 주요 글로벌 플레이어가 될 것으로 예상됨 ○ 기술 로드맵 (Technology Roadmap) □ Next Generation Sequencing ○ 기술 개요 - 시퀀싱의 정확도를 향상시키고 해독 가능한 시퀀스 길이가 증가할 뿐만 아니라 소요되는 비용 및 시간 절감 - NGS를 활용한 정기적인 유전자 검사를 통해 환자의 맞춤 치료 설계를 기반으로 질병관리의 효율성을 향상시킬 수 있음 ○ 주요 글로벌 동향 - 2013년에는 시퀀싱 비용을 $1,000까지 낮출 수 있을 것으로 기대됨 - 휴대용 시퀀서를 사용하여 박테리아, 바이러스 등의 유전자를 분석할 수 있는 기술을 2015년까지 개발할 수 있을 것으로 전망 - NGS가 다양한 의료분야에 걸쳐 활용도가 높아짐에 따라 합리적으로 사용되도록 각종 규제정책이 표준화 될 가능성이 높음 □ Adult Stem Cell Therapies ○ 기술 개요 - 다양한 세포로 분화능력이 있는 성체줄기세포*를 통해 손상된 조직 및 기관 재생이 가능함 *골수줄기세포, 제대혈줄기세포 등 ○ 주요 글로벌 동향 - 미국 및 유럽에서는 아직 승인된 줄기세포 치료제가 없음 - 배아줄기세포에 비해 윤리적 문제가 적어 전 세계 200개 이상의 기업이 성체줄기세포를 활용한 의약품개발을 위해 연구개발을 수행하고 있음 - 줄기세포 연구 주요 국가 ·미국의 성체줄기세포 치료제 연구는 뉴욕, 뉴저지, 매릴랜드, 캘리포니아, 매사추세츠에서 활발하게 진행되고 있음 ·유럽에서는 영국, 스웨덴, 덴마크에서 줄기세포연구 규제를 완화하는 정책을 수립하고 성체줄기세포 치료제에 연구역량을 집중하고 있음 ·아시아에서는 한국, 일본, 싱가폴, 호주, 이스라엘, 중국에서 활발하게 연구 중
