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[혁신 스타트업 IR] 세포치료제 청정배양 기술로 62개국 수출길 연 엑셀세라퓨틱스

이창훈 기자
입력 2021/09/29 09:56
수정 2021/10/01 16:58
혈청 없는 세포증식 조건으로 ‘안전성과 안정성’ 모두 확보
“차세대 세포치료제 배양기술 개발해 글로벌 기업 도약”
*인터뷰 동영상은 기사 하단
“머리카락 뿌리에 포도송이를 심어 탈모를 잡는다?”

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국내 1000여만명의 탈모인구에게는 무엇보다 반가운 소식이 될 것 같다.

모발을 두피에 붙잡아 주는 모낭근에는 마치 3000여개의 포도송이를 뭉쳐 놓은 것 같은 ‘모유두(毛乳頭)세포’가 있다.

현미경으로 관찰하면 윤곽이 마치 인체의 유두를 닮아보여서 붙여진 이름이라고 한다.

모세혈관으로부터 영양분을 끌어와 머리카락이 자라나게 해주는 모유두세포가 제 기능을 못할 때 탈모가 일어난다.

의료계에서는 이 세포를 증식해 모낭근에 이식하는 탈모 근원치료법이 주목받고 있다. 2019년 국내 연구팀에 의해 치료 효과가 입증되기도 했다.

문제는 1000만 인구의 수요를 충족시킬 만큼 모유두세포를 대량 생산해 낼 수 있느냐이다.


이 때 결정적인 것이 세포의 증식을 일으키는 ‘세포배양 배지(培地)’다.

네이버 어학사전에서 ‘배지’를 검색해 보면 ‘식물이나 세균, 배양 세포 따위를 기르는 데 필요한 영양소가 들어 있는 액체나 고체’로 정의돼 있다.

일반인에겐 생소하지만 생물학에 조금이라도 관심 있는 사람에겐 친숙한 명칭이다. 초등학생들의 세균 배양 실험을 위한 학습교재로도 많이 쓰인다.

의료용, 학술용으로 쓰이는 ‘세포배양 배지’는 세포가 체외에서 각 세포의 특성에 맞게 증식할 수 있는 환경을 만들어 주는 액체 형태의 영양분이다.

최근 모유두세포를 비롯한 세포치료제 시장이 급성장하고 있다.

한번 퇴화되거나 괴사하면 재생이 안되는 연골치료제가 가장 활발했지만 지금은 다양한 분야에서 연구 개발이 이뤄지고 있다.

시장이 확대되면서 세포치료제 개발과 생산을 위한 소재, 부품, 장비 이른바 ‘소부장산업’도 고속 성장 중이다.

이중에서도 핵심 소재에 해당하는 배지 시장이 주목받고 있다.

영국의 글로벌 시장조사업체 테크나비오(Technavio)에 따르면 세포배양용 배지 시장규모는 2020년 36억7043만 달러(4조3500여억원)에 달했다.

테크나비오는 배지 시장이 2025년까지 연평균 12.12%씩 지속적으로 성장할 것으로 보고 있다. 이 추산에 따르면 2027년 시장규모는 81억7280만 달러(9조6000여억원)가 될 전망이다.

세포치료가 탈모나 연골치료를 넘어 오가노이드(Organoid)라 부르는 ‘장기 유사체 치료’가 가속화된다면 성장전망치는 기하급수적으로 커질 것이다.

바이오메디컬 산업의 신대륙이 도래하는 셈이다.

세포치료제를 위한 핵심소재인 배양용 배지의 혁신적 제조기술을 개발해 낸 스타트업이 엑셀세라퓨틱스다.

그동안 배지의 생산에는 동물이나 사람의 혈액에서 채취한 혈청(Serum)이 사용됐지만 추출도 어렵고, 치료제로서의 한계가 있었다.

엑셀세라퓨틱스는 혈청을 전혀 혼합하지 않는 배지를 생산하고 있다. 실적과 성장성에서 이제 스타트업이라기엔 외람된(?) 이 회사에서 기술개발을 총괄하는 이주연 생명과학연구소장을 만났다.

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이주연 엑셀세라퓨틱스 생명과학연구소장이 서울 충무로매경미디어센터에서 매일경제와 인터뷰하고 있다.



Q. 먼저 회사 주력제품인 배지의 속성과 종류를 독자들이 이해하기 쉽게 설명 부탁드립니다.

A. 배지는 세포의 밥, 세포의 먹이입니다. 전기자동차가 얼마나 먼 거리를 주행할 수 있느냐가 배터리 성능에 달려 있듯이 세포가 얼마나 증식할 수 있느냐는 배지의 효능에 달려 있습니다.

사람도 건강한 식품을 먹어야 건강해지는 것처럼 세포도 마찬가지입니다.

현재 셀트리온을 포함해 여러 제약사가 개발 중인 코로나 치료제는 ‘항체 치료제’라 하는데 여기 사용되는 배지는 항체를 잘 분비하는데 초점이 맞춰져 있어요.

항체 치료제와 달리 ‘세포 치료제’는 세포가 분비하는 무언가가 치료제가 되는 게 아니라 배양된 세포 자체가 치료제예요.

이 때문에 세포의 특성을 잘 유지하면서 배양하는 것이 포인트입니다.


두 종류의 배지 모두 세포의 먹이이긴 하지만 분비용으로 자극을 해주는 성분이 포함돼 있는지, 아니면 세포 자체를 건강하게 하면서 각 세포의 특성을 잘 유지시키는 것에 초점이 맞춰져 있는지가 항체 치료제 배지와 세포 치료제 배지의 차이점입니다.

Q. 현재 세포치료는 어느 단계까지 와 있나요?

A. 글로벌 시장에서는 세포를 배양해 장기 유사체를 만드는 오가노이드 시장이 커지고 있습니다. 2019년 기준 시장 규모가 7775억원인데 앞으로 매년 20%씩 성장할 전망이라고 해요.

국내 세포 치료제 개발은 대부분 연골치료제에 집중돼 있습니다.

신약 허가까지 받아서 판매중인 제품은 아직 5~6개 밖에 없지만 많은 기업에서 임상을 진행하고 있어요.

최근에는 탈모 치료의 희소식이 될 모유두세포 임상도 진행되고 있습니다.

저희 회사에서는 탈모치료제에 사용될 모유두세포 배양 배지와 화상 치료제에 사용될 각질세포 배양 배지를 올 연말께 출시할 예정입니다.

Q, 배지는 성분에 따라 혈청배지, 무혈청배지, 화학조성배지가 있다고 하는데 어떤 차이죠?

A. 이미 성숙기로 접어든 항체치료제는 거의 50년 전에 임상이 시작됐지만 더디게 성장하다가 화학조성배지의 등장으로 급격한 성장기를 맞았습니다.

항체치료제의 대량 생산이 가능하게 해 준 것이 화학조성 배지입니다.

분기점이 된 것이 무혈청 배지의 등장이었어요.

과거엔 소의 태아 심장을 뚫어서 혈청을 뽑아 배지 첨가물로 사용했습니다.

이를 ‘우태아 혈청 배지’라고 하는데 여러 기술적 한계 외에 생명윤리의 문제도 있고 얻을 수 있는 양도 아주 적었어요.

그래서 혈청을 포함하지 않는 무혈청 배지가 개발됐습니다.

하지만 소혈청을 사용하지 않았더니 세포가 잘 크지 않아 소혈청을 대신하기 위한 물질로 인체 유래 물질이 사용되고 있습니다.

대표적인 것이 혈소판 분쇄액입니다. 하지만 인체유래 물질도 우태아 혈청과 비슷한 한계가 있었어요. 바이러스 오염 가능성과 제한적인 생산량이죠.

무혈청 배지에서 더 진전된 것이 화학조성 배지입니다. 화학조성 배지는 동물유래 물질 또는 인체유래 물질을 사용하지 않고 합성물질이나 재조합 단백질만 사용합니다.

항체치료제는 대부분의 경우 화학조성 배지가 보편화된 반면, 세포치료제용 배지로는 아직도 우태아 혈청 배지가 많이 사용되고 있습니다.

그래도 최근 글로벌 바이오산업계에서 우태아 혈청배지의 퇴출 움직임이 시작돼 과거에 비해 다양한 무혈청 배지들이 출시돼 있습니다.

다국적 바이오 기업 써모피셔사이언티픽(Thermo Fisher Scientific) 같은 큰 회사들이 무혈청 배지를 주로 생산하고 있습니다.


화학조성 배지 ‘셀커’ 원료 투명 청정해 감염 등 위험 원천 차단


Q. 엑셀세라퓨틱스의 배지 제품은 무혈청 배지와 비교해서 어떤 장점이 있나요?

A. 저희는 세포치료제용 배지 제품 개발에 집중하고 있습니다. 시중에 판매되는 무혈청 배지는 혈소판 분쇄액이나 혈청알부민(Serum Albumin) 같은 인체유래 물질을 포함하는 경우가 많습니다.

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때문에 인체유래물로부터 오는 바이러스 감염 가능성 등 오염 위험을 원천 차단하는 것이 불가능 합니다.

최근 코로나 팬데믹으로 인해 인체 유래물질, 특히 혈소판 분쇄액 공급에 많은 차질이 발생하고 있습니다.

저희 엑셀세라퓨틱스가 2019년 개발에 성공하고 지난해 출시한 세포 배양 배지 셀커(CellCor CD)는 화학조성 배지이며 동물유래나 인체유래 물질처럼 성분을 특정할 수 없는 원료가 포함돼 있지 않습니다.

그래서 감염이나 생리적 반응에 따른 위험을 원천 차단할 수 있습니다.

안전성 뿐만 아니라 코로나 등 팬데믹 상황으로 원료 공급 차질이 생길 가능성도 없어서 생산 안정성을 담보할 수 있습니다.


의료적 효용 뿐 아니라 산업적 생산성 측면에서도 상당한 경쟁력이 있다고 말씀 드릴 수 있습니다.

Q. 배지의 원료나 성분 외에 기술경쟁력을 좌우하는 요인은 또 어떤 것이 있나요?

배지를 잘 만들기 위해선 무엇보다도 세포를 잘 알아야 해요.

세포의 생로병사를 컨트롤 할 수 있어야 합니다.

화학조성 배지의 원료는 비타민, 미네랄 등 사람이 먹고 사는 영양분과 비슷해요.

사람이 밥만 아니라 다양한 음식을 통해 탄수화물, 미네랄, 비타민, 단백질, 지방을 섭취하고 있는데 세포도 비슷합니다.

기술 경쟁력의 첫째는 세포가 충분히 증식할 수 있도록 영양분을 균형 있게 듬뿍 공급하는 것입니다.

두 번째는 각 세포의 고유 특성을 잃지 않고 잘 유지하면서 증식할 수 있게 세포 특성 맞춤형 성분들이 공급돼야 합니다.

예를 들어 화상 세포치료제의 경우, 전신 3도 화상을 입은 사람이 본인의 피부 조직 일부를 얻어서 화상을 치유할 만큼의 세포를 만들어야 합니다.

가장 중요한 것은 환자의 제한적인 피부조직으로부터 분리한 세포가 배양배지를 통해 피부를 만들어 낼 수 있는 만큼의 세포를 증식시킬 수 있느냐가 관건인 거죠.

그 다음은 세포가 고유의 특성을 유지하며 증식 배양 돼서 사람 몸의 일부가 되도록 하는 것이죠. 또 이식 후 감염 등의 부작용이 생기지 않아야 합니다.

그러려면 증식 과정에서 오염 물질을 철저히 차단해야 합니다. 화학조성 배지는 이 부분에 대한 염려는 크게 하지 않아도 됩니다.

세포에 대해 생리 화학적인 철저한 이해를 바탕으로 만들고 관리가 가능한 원료를 사용하는 것이 경쟁력이라 할 수 있습니다.

Q. 배지가 양적으로 세포를 증식시키는 데만 쓰이나요, 아니면 기능적으로 어떤 모양을 형성한다든가 그런 것도 가능한 건가요?

A. 두 가지 다 가능합니다. 세포의 양을 늘리는 데 사용되는 것이 일반적인 ‘증식 배지’입니다.

하지만 근육이나 신경 등 여러 가지 세포로 다 바뀔 수 있는 줄기세포의 경우는 조금 복잡합니다.

줄기세포를 근육 세포나 신경 세포로도 바꿔주는데 쓰이는 것을 ‘분화 배지’라고 합니다. 이런 역할을 하는 기능적인 배지들이 다양하게 있습니다.

Q. 국내 의료시장의 배지 수요는 얼마나 되나요, 해외시장 진출은 어떻게 추진되고 있습니까?

A. 현재는 임상을 위한 수요가 많지만 임상 이후 치료제로 판매되면 수요량이 크게 달라질 수 있기 때문에 일정기간 내 얼마나 수요가 발생할지 정확히 추정하기는 어렵습니다.

줄기세포 뿐만 아니라 면역세포 배지들도 개발되고 있는 만큼 앞으로 시장이 상당히 커질 가능성이 있다고 봅니다.

특히 화학조성 배지의 경우 국내에는 저희와 유사한 기술을 가진 업체가 없기 때문에 국내 시장 성장성을 높게 평가받고 있습니다.

하지만 아이러니 하게도 저희 회사는 해외시장부터 개척하게 됐어요,

국내 기술개발 역량이 세계 수준에 견줘 떨어지지 않는데 배지의 경우 역시 국내 바이어들의 고정관념이 강해서 해외 제품들을 선호합니다.

때문에 치료제 개발 및 생산에 90% 이상의 원자재와 부자재를 미국과 유럽 등 해외에서 수입하고 있어요. 하지만 코로나 사태로 인해 바이오산업 핵심 소재인 배지와 레진등의 공급에 차질을 빚는 사태가 발생하기도 했습니다.

국내와는 달리 중국이나 유럽 등 해외에서는 ‘메이드 인 코리아’ 제품 신뢰도가 높은 편입니다.

그러다 보니 저희 회사는 해외 시장에서 먼저 인정받고 진출하게 됐습니다.

사실 바이오 메디컬 분야 만 아니라 반도체, 디스플레이 분야에서도 특정 소재나 부품은 무조건 일본 제품을 수입해서 쓰는 것이 오랜 관행이었잖아요.

그러다가 2019년 일본의 소재, 부품, 장비 수출 규제로 비상이 걸리게 된 거죠.

그 이후 IT 분야에서 주요 소재와 부품들의 국산화가 급진전됐지요.

최근 코로나 사태로 인해 바이오 산업에도 소재 공급 문제가 생겼지만 바이오 핵심기술 분야 기술 국산화가 본격화되면 국내시장이 크게 확장될 걸로 전망합니다.


2023년 해외총판 30개사 확대, 아시아와 유럽 유통허브 구축


Q. 해외수출 실적을 좀 더 상세히 소개해주세요.

A. 배지라는 제품은 치료제 원료로 선정되면 다른 제품으로 바꾸는 것이 쉽지 않습니다. 제품 충성도가 상당히 높은 편이라 할 수 있죠.

전 세계적으로 중간엽 줄기세포용 화학조성 배지는 엑셀세라퓨틱스 제품과 일본의 아지노모토(Ajinomoto, 味の素) 제품만 있습니다.

올 연말 경기도 용인공장이 확장되면 미국 FDA가 인정하는 cGMP(Current Good Manufacturing Practice) 등급으로 연간 25만5000리터 생산이 가능한 규모입니다.

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엑셀세라퓨틱스는 연간 10만 리터 생산이 가능한 GMP 등급의 생산공장을 용인에 짓고 운영 중이다.



지난 2019년 화학조성(CD) 배지 연구개발에 성공한 이후 적극적인 기술홍보, 제품홍보 마케팅 활동을 통해 다국적기업과 2년간의 기술 검증을 마무리했습니다.

글로벌시장 진출이전에 일종의 주문자생산방식(OEM)으로 납품하는 ‘화이트 레이블(White Label)’ 계약을 미국 기업과 체결했습니다.

CD 배지 제품은 2020년 하반기부터 본격 출시했는데 현재 독일, 인도, 동남아시아, 중국 등 거점 지역별로 영향력 있는 유통 기업 10개사와 총판 계약을 체결해 62개국에서 판매될 예정입니다.

올해까지 총판 15개사, 2023년까지는 30개사로 확대를 목표하고 있습니다.

글로벌 시장의 제품 수요가 증가할 것에 대비해 원활한 물류 체인 확보도 필요해서 특정 지역의 유통 허브 설립도 검토 중입니다.

현재 아시아에서는 싱가포르, 유럽에서는 헝가리와 네덜란드 소재 기업들과 유통 허브 설립을 논의 중입니다.

Q. 세포 배양기술은 치료제 뿐 아니라 다른 영역에도 쓰일 수 있지 않나요?

A. 치료제 이외에 쓰일 수 있는 가장 대표적인 경우가 배양육입니다.

대체육은 콩을 비롯한 식물성 재료로 가공하는 방식이고, 세포를 키워서 고기를 만들어주는 것이 배양육이죠.

배양육은 주로 근육, 지방, 신경세포들을 이용해 만들어지고 있습니다.

소, 돼지, 닭등의 근육조직에서 근육 줄기세포를 분리해 세포의 양을 늘리고 이것을 분화 배지를 사용해 근육세포로 바꿔 배양육을 만드는 방식이죠.

현재 대상주식회사와 배양육 공동 사업을 위해 전략적 투자(SI)관계를 맺었습니다. 근육 줄기세포용 ‘증식 배지’와 줄기세포를 근육으로 바꿔줄 수 있는 ‘분화 배지’ 이렇게 두 가지를 개발 중에 있습니다.

Q. 수상 실적과 투자유치 실적도 소개해주세요.

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엑셀세라퓨틱스는 2020년 산업통상자원부로부터 바이오혁신성장기업 장관 표창을 받음과 동시에 소재 부품 전문 바이오기업으로 인증 받았다.



A. 2020년 산업통상자원부로부터 장관 표창을 받고 소재 부품 전문 바이오기업으로 인증 받았습니다. 언론에서 표현하는 ‘소부장 인증 기업’이 됐습니다.

중소벤처기업부로부터 벤처강국을 위한 국가 프로젝트인 ‘예비 유니콘’으로도 선정됐습니다.

정부와 해외시장 평가에서 높은 점수를 얻은 덕분에 2017년 10월 시리즈A를 시작으로 지난 3월 시리즈C 투자에서 200억원을 유치해 총 336억원의 투자를 받았습니다.

저희 회사의 주요 기관투자자로는 한국투자파트너스, KDB산업은행, 중소기업은행 등 10여개 사가 있습니다.

Q. 치료제에 있어서도 보다 고난도 제품 개발이 가능할 것 같은데, 기술적으로 어디까지 진전할 수 있을까요?

A. 줄기 세포용 배지는 상용화가 본격화 됐고 피부의 각질 세포와 탈모에 적용할 수 있는 모유두 세포용 배지도 각각 개발 완료돼 올 연말 출시할 예정입니다.

앞으로 다양한 세포 배지의 파이프라인을 늘려가는 것이 첫 번째 목표입니다.

2023년을 목표로 면역항암치료제나 면역치료제로 연구가 활발한 NK(Natural Killer)세포나 T세포 등 면역 세포용 배지 출시를 준비 중입니다.

더 나아가 세포에 대한 높은 이해도와 기술력을 바탕으로 전세계 바이오 위탁개발생산(CDMO) 분야 1위인 론자(Lonza)와 같은 기업으로 성장하는 것이 목표입니다.



[글·사진=이창훈기자·손정아연구원 / 영상=손성봉연구원]

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