Biomaterials Research (2010) 14(2) : 78-85 Biomaterials Research C The Korean Society for Biomaterials 바이오마커의 최근 시장동향 분석 The Market Analysis of Biomarkers 손종구 1 조제열 2 전승표 1 이준우 1 * Jong-Ku Son 1, Je-Yoel Cho 2, Seung Pyo Jun 1, and Joon Woo Lee 1 * 1 한국과학기술정보연구원 정보분석본부, 2 (주)프로탄바이오 1 Information Analysis Center, Korea Institute of Science & Technology Information (KISTI), #66, Hoegi-ro, Dongdaemun-gu Seoul 130-741, Korea 2 Protan Bio Co., LTD., 101 Dongin-dong-2-Ga, Joong-gu, Daegu 700-422, Korea (Received May 07, 2010/Acccepted May 13, 2010) Conventionally, any physical or physiological index such as blood pressure or blood glucose was referred to as a biomarker. Currently, this term is identified with molecular or biological indicators and is an umbrella of genes and genetic variations, and expression differences in RNA, proteins and metabolites. Biomarkers as quantitative measures strongly impact issues of cost, access, toxicity, and the complete value of novel therapeutics. These indicators of disease are important in being able to diagnose and assess the disease condition, as well as to monitor response to treatment. Biomarkers can also form the foundation of therapy by assisting in decision making during early and late drug development stages, and monitoring clinical outcomes. Consequently, biomarker research and acceptance in clinical practice should attract greater funding and better awareness amongst the clinical community. Key words: biomarker, indicator, therapeutics, drug development, monitoring clinical outcomes 전 서 세계적으로 암 환자 수가 증가하고 있는 가운데, 원격 전이가 없는 폐암에서는 수술 치료가 예후의 가장 좋은 치료 방법이다. 그러나, 임상병기의 조기 폐암으로 판정되더라 도 수술 후 5년간의 생존율은 65%에 머무르고 있으며, 나머 지의 35%는 치유절제술이 시행되고 있음에도 불구하고 재발 로 인해 목숨을 잃고 있는 실정이다. 환자의 예후 불량 증례( 症 例 )는 수술이 종료한 단계에서는 구 별하지 못하므로 수술 후 장기간 경과 관찰 기간을 필요로 한 다. 따라서, 이 예후 불량 증례를 수술 후 조기에 판단하는 것 이 가능하게 이루어지면 수술 후의 추가 치료(항암제에 의한 화학 요법) 및 신중한 경과 관찰에 의한 재발의 조기 발견이 가능하므로 조기 폐암 증례의 생명 예후를 연장할 수 있다. 이 로써, 예후 양호 예에 대해서는 불필요한 검사 치료를 경감하 여 의료비를 절감할 수 있으므로, 조기 폐암의 수술 후 예후 예측 인자의 개발이 중요하다. 예후 예측 인자 개발의 일환으로서 바이오마커(Biomarker)의 발굴 기술이 거론되고 있는데, 바이오마커란 DNA, RNA, 대사 물질, 단백질 및 단백질 조각(potein fragments) 등에서 유래된 *책임연락저자: jwlee@kisti.re.kr 론 단일 분자 또는 분자들의 패턴을 근거로 한 분자적 정보로서 생명체내에서 유전적 또는 후생 유전적 변화의 영향으로 유발 된 신체의 변화를 감지할 수 있는 지표를 가리킨다. 바이오마 커는 혈중포도당 같은 저분자 물질에서 단백질이나 특정 핵산 같은 고분자물질까지 다양하며, 생화학의 발전과 더불어 진화 해 온 개념이다. 당뇨의 진단에 쓰이는 혈중포도당은 의학적 진단과 신약개발에 두루 쓰이는 바이오마커로서 가장 오래되고 널리 알려진 예이며, 그 외에도 혈중콜레스테롤이나 전립선특 이항원(prostate-specific antigen) 단백질 등은 바이오마커로서 개발된 좋은 예라고 할 수 있다. 바이오마커는 포스트게놈시대를 맞이하여 맞춤형 의료를 앞 당길 수 있는 주요 수단이 되고 있다. 바이오마커는 DNA, RNA를 기반으로 하는 핵산 기반 바이오마커, 단백질 및 그일 부분 등을 기반으로 하는 단백질기반 바이오마커 등으로 구분 한다. 바이오마커 중에서 특히 단백질 바이오마커는 선택적 스 플라이싱(alternative splicing), 번역후 수식화(post-translational modification), 단백질 상호작용에 의한 역가변화라는 3가지 장 점으로 인해 발굴에 대한 기대치가 높고 중요한 가치를 지니 고 있다. 이러한 바이오마커는 최근 암, 감염성 질환, 심장혈관 질환, 뇌졸중, 치매 등 각종 난치병에 대한 조기진단용, 약물반 응진단 및 치료 진단용 등에 적용되고 있다. 78
바이오마커의 최근 시장동향 분석 79 바이오마커 기술의 개요 및 개발 환경 바이오마커 기술의 개요 바이오마커 관련 기술은 크게 발굴기술과 검증기술로 구분된 다. 바이오마커 발굴기술은 프로테옴 분석기술과 대등하며, 따 라서, 프로테옴 분리, 분석, 검증 기술 등이 모두 바이오마커 발굴기술에 해당된다. 구체적으로, 바이오마커 발굴기술이란 바 이오마커를 발굴하기 위해서 질환시료와 대조군의 프로테옴을 분리 분석하고, 상호 비교하여 질환을 대표할 수 있는 단백질 군을 찾아 나가는 기술을 의미한다. 검증기술이란 발굴된 단백 질 후보군을 다시 임상시료에서 검증절차를 거쳐서 최종의 단 백질 후보군을 선정하는 기술을 의미한다. 바이오마커의 발굴 이후 이를 이용한 상품화에 이르기까지는 발굴(discovery) 확인(verification) 검증(validation) 시제 품개발 임상 trial 최종상품화의 과정으로 이루어진다. 발 굴단계에서는 적은 수의 임상시료를 사용해 다수의 바이오마커 후보를 발굴하고, 검증단계에서는 가능성이 확인된 소수의 후 보에 대해 대규모 임상시료에서 검증한다. 바이오마커의 응용분야 및 파급효과 바이오마커는 대체약물 개발과 관련해서 질병의 발생, 진행 과 관련되어 주요 생물학적 경로(biological pathway)에 연결된 단백질을 탐색하고, 그 외의 임상에서 이용 가능한 대체 약물 의 개발에 응용되고, 약물 독성 분석에 사용될 표준 단백질의 탐색 및 검증에 사용될 수 있다. 통합건강 진단과 관련해서는 치료에 근간을 둔 현재 의료 시스템을 진단 중심의 의료 시스 템으로 전환하기 위해 사용될 수 있다. 바이오마커 기술개발은 기술 사회적으로는 원천기술을 선 점하는 효과가 기대된다. 일부 선진국을 중심으로 기술이 개발 되고 있으나 아직 제품화에 대한 안정성이 미흡하므로 바이오 마커 관련 IT, BT, NT 등의 융 복합기술 선점으로 원천기술을 확보할 수 있는 여지가 아직 남아있다. 의료시스템의 패러다임 변화도 기대되는데, 포스트게놈시대를 맞이하여 기존 치료중심 에서의 의료 시스템으로부터 환자 맞춤형 진단 및 예후 중심 의 의료 시스템으로 전환함으로써 의료 행위에 대한 신개념의 패러다임이 대두될 수 있다. 또한 각종 질병의 사전진단, 치료 중의 예후진단을 통해 질병의 예방 및 치료의 신뢰성을 제고 함으로써 삶의 질 향상을 기대할 수 있다. 경제 산업적으로는 고부가가치 창출이 기대되는데, 질병진 단, 약물반응 예측, 치료 후 예후를 모니터링할 수 있는 바이 오마커의 발굴 및 활용은 삶의 질 향상 및 사회의 발전과 더 불어 막대한 경제적 고부가가치를 창출하는 효과가 있을 것이 다. 또한 관련 업계의 수요 증대도 기대되는데, 신약 개발에 요구되는 신규 바이오마커에 대한 필요성이 증가함에 따라 제 약 업계의 수요가 증대되고, 포스트 게놈시대의 진단 및 예후 에 대한 개념이 변화함에 따라 신뢰성이 높은 바이오마커의 필 요성이 증대되어 진단업계에서의 수요 급증이 기대된다. 관련 산업의 동반 성장도 기대 볼 수 있는데, 바이오마커의 제품화 를 위해서는 융복합 기술이 필요하므로 BT 분야뿐만 아니라 IT, NT 분야의 관련 산업의 동반 성장이 기대된다. 바이오마커 기술의 외부 환경요인 수요 요인 (1) 촉진요인 암은 조기에 진단하면 치료 가능성이 높으나 실제로 자각 증 세가 있을 때 진단을 받게 되어 치료가 어려워지는 경우가 대 부분이어서 암을 조기에 용이하게 진단할 수 있게 하는 바이 오마커의 개발이 시급하다. 암 중 특히 폐암은 자각 증세가 다 른 암에 비해 더 늦게 일어나는 편이어서 폐암의 조기 진단에 대한 수요가 커지고 있다. 종래의 암 진단을 위해서는 고가의 CT 촬영이 요구되었지만 바이오마커의 개발을 통해 단순히 혈액을 통한 조기 진단이 가 능하여 비용의 절감을 도모할 수 있다. 이러한 점은 진단 대상 자인 일반인도 저렴한 비용으로 암 조기 진단을 용이하게 할 수 있게 하여 바이오마커 제품에 대한 수요가 급증할 것으로 기대된다. 암 치료 단계에서 바이오마커를 이용한 예후 진단은 치료의 신뢰성 및 효율성을 높일 수 있으므로 병원 등에서의 수요가 있을 것으로 기대된다. (2) 저해요인 바이오마커가 제 기능을 충분히 발휘하지 못할 경우, 이를 주로 사용하는 병원 등 진단업계에서의 바이오마커 제품에 대한 수요가 제한적으로 일어날 가능성이 높다. 바이오마커 제품은 저 렴한 가격으로 판매되기 때문에 다량의 구매가 예상되나 바이오 마커 제품의 양산화시 요구되는 항체의 지속적 대량생산, 정화 (purity) 과정에서의 상당히 높은 주의 등으로 인해 제품의 품 질 관리에 문제점이 발생할 경우 시장에서의 수요 욕구가 저 하될 우려가 있다. 환경 요인 (1) 촉진요인 최근 정부의 정책지원은 IT 중심에서 벗어나 국민의 의료환 경개선을 위한 BT분야에서도 활발해지는 추세인데, 정부의 BT 분야 지원은 관련 인프라의 기반 조성에 큰 힘이 되어 발전적 인 바이오 연구개발 지향 모델이 형성되고 있다. 국민건강보험을 통해 건강검진 규정의 강화로 인해 사전에 질병 여부를 체크할 수 있는 진단키트의 니즈가 확대되고 있 다. 특히, 암과 같이 인체에 치명적인 질병에 대한 조기진단의 필요성이 증대됨에 따라 향후 바이오마커 발굴에 의한 진단키 트의 제품 보급이 절실한 상황이다. (2) 저해요인 BT 분야의 원천기술개발사업을 중심으로 정부에서는 다양한 사업을 펼치고 있으나, 이는 기업 단위의 지원정책일 뿐 국가 정책기반 단위의 지원정책은 아직 미흡한 편이다. 국가정책기 반 단위 지원사업의 일환으로 바이오마커 발굴 전문지원센터가 Vol. 14, No. 2
80 손종구 조제열 전승표 이준우 필요하며, 바이오마커 발굴을 위한 시험재료 확보에 소요되는 비용이 매우 고가이므로 이를 정부 차원에서 지원해 줄 필요 가 있다. 세계적으로 바이오마커 시장의 잠재력이 커짐에 따라 시장에 조기 진입하려는 선진국이 자국의 BT 육성정책을 더욱 강화하고 있는 추세이다. 이는 국내에서 원천기술 확보를 위한 연구개발 환경을 상대적으로 열악하게 할 우려가 있으므로 정 부의 적극적이고 강력한 지원정책이 요구된다. 기술 요인 (1) 촉진요인 IT 이후 BT와 관련하여 시행되어 온 정부의 인력지원 사업에 힘입어 바이오분야의 연구개발 인력이 풍부해짐에 따라 바이오 마커 개발 속도의 가속화가 기대된다. 바이오마커 발굴을 위해 다양한 분석장비가 요구되는데 최근 이러한 분석장비의 첨단화 가 이루어짐에 따라 종래 분석장비로 인한 기술적 애로를 해소 함으로써 바이오마커 발굴 기술의 업그레이드가 가능해졌다. (2) 저해요인 바이오마커 발굴에 사용되는 분석장비는 고가이므로 영세기 업에서 장비를 구입하기에는 어려움이 많다. 따라서 중소규모 의 연구개발 전문기업이 바이오마커 발굴시 선진기업과의 기술 력 차이가 현저하게 나타날 수 있으며 원천 기술의 확보도 요 원해지는 상황이다. 바이오마커 발굴시 사용되는 장비는 거의 외국산 장비이어서 고장이 날 경우, 이에 대처할 수 있는 인력도 절대적으로 부족 한 편이다. 정부 차원에서 바이오마커 발굴 관련 첨단 분석장 비를 위한 전문 유지보수 인력개발이 시급하다. 바이오마커의 시장동향 시장 개요 바이오마커 키트 시장은 체외진단시장과 분리하여 따로 정의 하기는 쉽지 않으며, 실제로 바이오마커는 체외진단의 주요한 콘 텐츠가 되므로 바이오마커 키트 시장은 체외진단 시장, 특히, 현 장형 체외진단(POCT : Point-of-Care Testing) 시장에 해당된다. 현재 체외 진단 시장 중 바이오마커의 시장은 초기 성장단 계로 임상개발을 위한 바이오마커 발굴 및 검증에 대한 투자 가 지속적으로 요구되고 있다. 초기에는 오히려 바이오마커가 기존의 임상개발 과정을 보다 복잡하게 하여 그 기간과 비용 이 다소 증가하는 경향을 보이지만 그 이후 정립된 바이오마 커 발굴기술 플랫폼과 검증되고 강력한 바이오마커에 의해서 임상개발 비용 및 기간 감소 등으로 그 효율이 현저하게 증가 할 것으로 기대된다. 시장 특징 및 구조 시장 특징 바이오마커 키트 시장은 전방산업인 체외 진단 산업, 나아가 IT, NT, BT의 융복합 산업의 동향에 영향을 받는 전방산업에 의 종속성 높은 특징을 가진다. 수요처인 진단업계의 수요 동 향, 나아가 IT, NT, BT 산업 등과 같은 전방 융복합 산업의 기술 컨버전스 동향, 기술 진화 등에 민감하게 반응할 수밖에 없는 수요 구조를 갖고 있다. 주로 1차 수요처가 병원 등과 같은 진단업계에 해당되기 때 문에, 수요처의 교섭력이 상대적으로 큰 공급망 구조를 가진다. 바이오마커는 바이오마커 키트란 제품으로 진단업계에 주로 납 품하는 형태로 이루어지므로 전방 진단업계에 대해서는 교섭력 이 취약한 측면이 존재한다. 전방 진단업계에 해당하는 병원 등은 여러 경쟁사의 바이오마커 키트 공급사를 대상으로 원하 는 사양의 바이오마커 키트를 자유롭게 선택할 수 있는 공급구 조 하에서는 제품 신뢰성, 원가경쟁력 뿐 아니라, 수요처와의 공동개발 등을 통한 특수 관계 형성 등의 전략이 필수적이다. 시장 구조 바이오마커 키트의 시장구조를 Poter의 산업구조 형식을 빌 려 분석해 보면 다음의 Figure 1과 같다. (1) 시장내 업체간 경쟁 바이오마커 관련 체외 진단의 세계 시장에는 해외의 주요 선 진 업체들이 공급 체인(Supplier Chain)을 형성하고 있어서, 국 내 업체가 세계 시장에 진출하기 위해서는 해외 선진 업체들과 기술제휴를 맺어야 수월하다. 이처럼 국내 바이오마커 연구개 발업체는 해외의 선진 업체들과 경쟁관계가 아니라 기술도입을 해야 하는 약자의 위치에 있다. 해외의 주요 바이오마커 관련 체외 진단제품 생산업체로는 Roche Diagnostics, Bayer Healthcare, Abott Labs 등이 있 다. 이들의 대부분은 다국적 기업으로 최첨단 분석설비, 키트 제조 장비를 두고 저가의 고품질성 진단제품을 생산하고 있다. 국내에서의 바이오마커 관련 체외 진단 전문 업체로는 녹십 자, 유한양행, 동아제약, 현대약품, 에스디 등이 있다. 특히, (주) 에스디는 1999년 설립된 체외 진단시약전문업체로서, 과거 질 병의 진단에 도움을 줄 수 있는 수동화된 진단시약을 개발하 다가 현재 효소면역법, 화학발광법 등을 이용하여 현장에서 검 사하고 처방이 가능한 현장형 체외진단 검사(래피드 시약)와 분 자 수준의 진단으로 검사의 정확도를 목적으로 하는 진단시약 을 개발하고 있으며, 주요 기술로는 생물공학 기술, 래피드 진 단시약 기술, 단백질칩 기술, 바이오칩(혈당센서) 기술 등이 있 다. 취급 제품으로는 간염 감염성 질환 암표지자 성 호르 몬 마약남용진단시약과 혈당측정기 및 센서, 요 시험지, 단백 질칩 등이 있다. (2) 신규 참여자 바이오마커 키트 생산의 신규 참여자는 (주)프로탄바이오와 같 이 바이오마커 발굴 및 검증을 전문적으로 연구개발하는 업체 가 진입할 가능성이 높다. (주)프로탄바이오는 2007년 3월 설 립된 진단시약, 기능성식품, 화장품 및 의약품 개발용역업체(표 준산업분류번호: 21300)로 진단 시약 및 바이오 관련 시약 등 을 주요 생산품으로 하고 있다. 향후 생산을 바라보고 제품 개 Biomaterials Research 2010
바이오마커의 최근 시장동향 분석 81 Figure 1. 바이오마커 키트의 시장 구조. 발에만 주력하는 단계이기 때문에 정부의 연구개발 용역으로 인해 발생된 수입이 매출액의 대부분을 차지한다. 현재 폐암 예후 판정 기술을 활용한 바이오 마커를 연구개발 중이다. (3) 공급자 바이오마커 키트의 공급자라 함은 바이오마커 키트 제작에 필요한 항체 개발에 필요한 다양한 바이오마커들을 발굴 및 제 공하는 업체를 말한다. 바이오마커 발굴 관련 해외 전문 연구개 발업체로는 미국의 Health Discovery Corporation, BANYAN 등이 있으며, 국내 전문연구개발업체로는 지노믹트리, 바이오큐 어팜, SNP Genetics, 마크로젠 등이 있다. (4) 수요자 바이오마커 키트의 수요자라 함은 암 환자 등의 조기 진단 이나 암환자의 암 예후 판정에 대한 진단 제품을 필요로 하는 의료원이다. 국내의 대표적인 의료원으로는 삼성의료원, 경희의 료원, 서울의료원, 국립의료원, 연세의료원, 대구의료원 등이 있 으며, 해외의 대표적인 의료원으로는 미국의 MD앤더슨 암센 터, 존스홉킨스병원, 메이요 클리닉, 듀크대학병원, 미시건대학 병원 등을 비롯하여 일본의 도쿄대학병원, 중국의 천진의대 암 센터병원 등이 있다. (5) 대체재 바이오마커 키트의 대체재로서는 이미지 기반의 암 진단 방법 이 있으며 예를 들어 X-ray, CT, MRI 등이 있으나, 이들을 이용하여 진단을 받기 위해서는 고가의 진단비용이 소요된다. 시장 현황 및 전망 시장 규모 (1) 세계 시장 규모 세계 체외진단 시장규모는 2007년 기준으로 약 420억 달러 로서 연평균 11% 이상의 성장세를 나타내었고, 그 중 면역검 증(Immunoassay) 시장이 17%를 차지하고 있다. 국가별로는 미 국이 44%, 유럽이 31%, 일본이 11% 정도를 차지하고 있다. 이 가운데 바이오마커 키트진단시장과 같은 현장형 체외진단 (POCT : Point-of-Care Testing) 시장의 경우 2007년 기준으로 전체 체외진단 시장의 약 11.4%를 차지하였으며 그 규모는 47.8억 달러에 도달했다. 아래의 Table 1에 의하면, 현장형 체 외진단 시장은 2004년 32.3억 달러에서 연평균성장률 14.0%를 보이며 2008년 54.5억 달러에 달했다. 이후 2009년, 2010년 에도 유사한 성장세를 유지할 것으로 예상되고, 각각 그 시장규 모는 각각 62.1억 달러와 70.8억 달러가 될 것으로 예상된다. 한편, 세계 바이오마커의 임상 개발 시장규모는 다음의 Vol. 14, No. 2
82 손종구 조제열 전승표 이준우 Table 1. 세계 현장형 체외진단 시장규모 (단위 : 억달러) 년도 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 CAGR 시장규모 32.3 36.8 41.9 47.8 54.5 62.1 70.8 14.0% 자료 : Kalorama Information 2004&2008 주) *현장형 체외진단 시장은 전체 체외진단 시장의 약 11.4%로 추정함 자료 : Advances in Biomarkers, Frost&Sullivan, 2009 Figure 2. 세계 바이오마커 임상 개발 시장규모 (단위 :10억달러) Figure 2와 같다. 상기 Figure 2에 의하면, 바이오마커 개발을 위한 기술 플랫 폼의 유형을 지노믹스(genomics), 프로테오믹스(proteomics), 대사 체학(metabolomics), 생물정보학(bioinformatics), 이미징(Imaging) 등으로 분류하였으며, 이들 중 프로테오믹스 기반의 바이오마 커 개발 시장규모 및 평균성장률이 타 기술플랫폼에 비해 높 은 편이다. 즉, 2009년 기준으로 프로테오믹스 기반의 바이오 마커 개발 시장규모는 약 42억 달러이며, 2010년 기준으로는 약 60억 달러에 도달할 것으로 예상된다. (2) 국내 시장 규모 국내의 전체 체외진단 시장규모는 2007년 약 1.7억 달러 규 모이며 이 중 분자진단시장이 1.5억 달러 규모로 대부분을 차 지하고 그 외 면역혈청 검사 시장으로 이루어진다. 국내 바이오마커 키트 시장에 해당되는 현장형 체외진단 시 장의 동향을 살펴보기 위해서 상기 Table 2에서 가정한 전체 체외진단 시장 대비 현장형 체외진단 시장의 점유율인 11.4%를 원용하였다. 즉, 현장형 체외진단 시장규모는 2004년 158.1억 원에서 연평균성장률 15.6%를 보이며 2008년에 282.1억원에 달했다. 이후 동일한 성장세를 유지할 것으로 가정할 경우 2009년, 2010년의 시장규모는 각각 326.1억원과 377억원으로 예상된다. 업체 및 제품동향 (1) 해외업체 동향 세계 체외진단 시장의 선도 업체의 시장 점유율 현황을 살펴 보면, Inverness 사가 26%로 제일 크며, 그 다음으로 Roche Table 2. 국내 체외진단 시장 동향 (단위 : 백만달러) 년도 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 CAGR 시장규모 126.1 138.2 153.2 171.7 195.1 225.1 265.2 13.2% 자료 : Kalorama Information 2004&2008 Table 3. 국내 현장형 체외진단 시장규모 (단위 : 억원) 년도 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 CAGR 시장규모 158.1 173.2 215.2 244.5 282.1 326.1 377.0 15.6% 자료 : Kalorama Information 2004&2008 주) *현장형 체외진단시장은 전체 체외진단시장의 약 11.4%로 추 정, 환율은 1,100원/$ 로 환산 사가 19%, Abbott사가 11%이며, 이들 업체가 차지하는 면역 혈청(Immunoassay) 시장이 17%, 임상화학(Clinical Chemistry) 시장이 15% 정도이다. Inverness사의 경우 2001년에 세워진 비교적 신생업체임에도 불구하고 지속적인 M&A를 통해 성장 한 대표적인 업체이다. 특히 2007년 2월 현장형 체외진단 (POCT) distributor인 이탈리아 Promesan을 인수함으로써 유럽 에서의 현장형 체외진단 사업을 강화하였다. 또한 2007년 5월 Procter & Gamble과 50대 50의 합작법인인 SPD (Swiss Precision Diagnostics)를 설립함으로써 연구개발 생산 마케 팅을 일원화하여 동사의 연구개발 노하우를 극대화하였다. 그 외에도 POC cardiac test회사인 미국의 Biosite 회사를 1.6억 달러에 인수하는 등 현재까지도 적극적인 인수합병을 추진해 오고 있다. Roche사의 경우 1896년 스위스 바셀에 의해 설립된 이래 전 세계 150여개 국가에서 65,000명 이상의 임직원들 보유한 세계적인 기업이다. 특히 현장형 체외진단 매출이 약 3억 달 러에 이르고 있으며 특히 당뇨병 진단분야에서 2.5억 달러의 매출을 달성하는 등 이 분야에서 선도 그룹을 형성하고 있다. 인터넷을 활용한 현장형 체외진단 데이터 관리 시스템인 COBAS IT 100을 보유하고 있고 이를 활용하여 진단 프로세 스를 원활하게 할 뿐만 아니라 원격 진단도 용이하게 수행하 고 있다. 미국 회사인 Abbott사의 경우, 가장 앞선 현장형 체외진단 시스템인 ABL800 FLEX를 보유하고 있는데 이 시스템 활용하 여 가장 앞선 자동화된 blood gas 분석이 가능하다. (2) 국내 업체 동향 국내의 체외진단 시장의 선도 업체는 에스디, 인포피아, 바 이오니아 등이 있으며 이들 3개 업체의 시장 점유율은 각각 17%, 16%, 6%로서 2008년 기준으로 전체 시장규모 2,340 억원의 40% 정도를 점유하고 있으며 수출액 비중이 80% 이 상으로 매우 높은 상황이다. 에스디의 경우 말라리아, 암, 에이즈, 조류독감, 사스(SARS) 등의 질병을 간단하고 신속하게 확인할 수 있는 진단시약 키 트를 만드는 업체로서 세계 최고의 기술력을 갖추고 있고 원 Biomaterials Research 2010
바이오마커의 최근 시장동향 분석 83 Table 4. 해외 주요 기업의 제품 개발 현황 제품/기술명 개발 단계 개발 내용 개발주체 GeneChip 시스템 제작, 병의 진단, 모니터링 GeneChip Arrays 상용화 및 치료의 개선에 관한 유전적 정보 습득, 분 미국 Affymetrix 석, 관리에 대한 선택의 기술로 사용 Biacore 상용화 금속 나노입자 SPR 기반 생체물질 검지법 (연 구용 DNA/protein 검출키트) Rapid Testing, Immunoassay Cardiovascular Disease, Infectious Disease 상용화 체 외진단 및 검지용 시약 기기 미국 Nanogen 광학, 전기 생체물질 검지, 분석법 상용화 감염성 질환, 비만, 당뇨 체외 검지 스위스 Roche e-biochip 상용화 DNA/Protein을 CMOS chip상에서 전기화학적 검출 독일 Siemens (분자진단) Genelyzer 상용화 시작단계 HPV DNA의 전기화학적 검출 일본 Toshiba Planar waveguide (PWG) biosensor 및 highthroughput screening 방법으로 독일 Jena사와 Epic System 시작품 제작 및 pilot 제휴하여 optical reader 개발 Surface Acoustic Wave Biosensor Surface acoustic 시작품 제작 및 상용화 시작단계 wave를 이용해 시료를 nanofilm상에서 검지 자료 : 각 회사 웹사이트 및 "The Worldwide Market for in vitro Diagnostic Tests, 4th Edition", Kalorama Information 미국 GE Healthcare 미국 Corning 일본 Murata 료부터 완제품까지 공급할 수 있는 장점이 있다. 특히 최근 미 국의 진단시약 기업인 인버니스가 공개매수를 할 정도로 기술 력을 인정받고 있는 이 업체는 에이즈 등의 전염성 질환 진단 시약에서 확실한 경험과 영업망을 갖추었고 올해부터는 혈당 측정기 생산에도 적극적으로 나서고 있다. 또 최근에는 신종플 루 진단키트를 개발하는 국책연구과제 수행업체로 선정돼 높은 기술력을 인정받고 있다. 인포피아는 다양한 혈당측정 바이오센서, 콜레스테롤 측정센 서의 개발에 성공하였고, 향후 심장질환 진단센서, 암 진단센 서 등으로 점차 그 진단 영역을 넓혀가고 있는 중이다. 특히 세계에서 4번째로 병원용 혈당측정기인 HbA1c(당화혈색소)측 정기 를 출시하여 시장에서 좋은 반응을 얻고 있고, 또한, 곧 이어 콜레스테롤 측정기를 출시할 예정에 있으며, 간기능 측정 기 개발도 활발히 진행하고 있다. 바이오니아는 1992년 창업 이래 유전자 합성 기술의 국산화 로 국내 최초로 합성 유전자를 양산 공급하고 있으며 아울러 유전자 칩 개발 및 생산을 통해 유전자 진단 및 검출 시스템 사업으로도 진출을 도모하고 있다. 바이오니아는 이를 위해 ISO 13485, KGMP, CE 등 각종 인증과 시스템을 정비하고 있으며 대표적인 유전자 진단장비인 Exicycler 96의 의료용 장 비 인증까지 획득하였다. 현재 신종플로 진단 외에도 약 40여 종의 진단키트를 개발해나갈 예정이다. 또한, 대기업들의 시장진출도 활발한데 삼성종합기술원은 혈 액 몇 방울만으로 콜레스테롤 측정에서부터 각종 간염 검사는 물론 생화학 검사, DNA 추출, 유전병 검사에 이르기까지 다 양한 질환을 간단하게 진단하여, 30분 이내에 결과를 확인할 수 있는 혈액 검사기인 랩온어디스크(Lab-on-a-Disc)' 를 개발 하였다. LG생명과학은 면역 크로마토그래피(Immuno-chromatography) 방식으로 B형 간염을 진단할 수 있는 래피드 키트(RAPID KIT) 와 Mycobacteria Genotyping DNA Chip을 상용화하였으며, 앨러지(allergy) 체외진단용 AdvanSure Allergy Screen 제품을 개발 중에 있다. (3) 제품 동향 현재 개발이 되고 있는 주요 진단방법들은 주로, 광학, 전기 화학적, 압전, 전기, 자기 신호를 이용해 검지 대상 물질을 검 지하고 정량하는 방법이다. 기술적인 진보는 방사선 동위원소 기법(RIA)을 시작으로 ELISA, 마이크로스피어(Microsphere), 검 지 자동화, 화학발광법, Random Access, 그리고, 현장형 체외 진단(POCT: Point-of-care testing)으로 진화하고 있다. 현장형 체외진단으로 진화하기 위해서 시스템의 크기를 줄이 기 위한 비표지 비광학 기술 개발이 활발히 진행되었으며, 전 기적, 또는 전기화학적 신호 발생 기술이 개발되었다. 일반적 으로, 체외 진단은 자성, 광학 소재를 중심으로 초고감도, 초소 형화 등을 추구하고 있으며 금, 은 나노입자, 자성 나노입자, 양자점 등을 이용한 나노입자센서와, 나노구조체를 표면에 형 성하여 측정하는 나노구조체 표면 센서로 나눌 수 있다. 나노입자를 이용한 측정방식의 경우, 대부분의 나노기술이 신 호증폭에 사용되고 있으며, 나노표면센서를 이용하는 경우는 어 레이를 기반으로 한 대량 다중 진단에 응용되고 있다. 적용 질병 분야는 암을 비롯해 다양한 혈액 관련 감염성 질환 등 다양한 질병을 다루고 있다. 주로 초고감도 실현, 동시 다중 검지, 간편성, 저가, 현장에서 사용가능 여부, 신뢰성 등이 주 안점이다. 혈액 내 암세포 분리 기술은 Johnson & Johnson이 자회사 인 Veridex에서 CellsearchTM 기술로 최근 FDA 승인(유방암 07, 대장암 07, 전립선암 08)을 받고 상용화 서비스를 시작 Vol. 14, No. 2
84 손종구 조제열 전승표 이준우 Table 5. 국내 제품 기술 개발 현황 구분 기술명 개발 단계 개발 내용 개발주체 CCD 질병진단용 칩 상용화 카메라를 이용한 스캐너 자체 개발 로 시장 진입, 질병진단 마크로젠 BAC chip 유전자 증폭, 추출, 분 응용 기술 석, 검사 상용화 유전자 관련 시약 및 기기, DNA합성 바이오니아 Rapid Test 상용화 혈액 검사, 뇨 화학 분석, 임신 진단 SD ELISA 상용화 HCV ELISA 기반 혈액 스크리닝 LG 바이오텍 유리스캔, 글루코텍 상용화 소변검사 영동제약 자료 : 각 회사 웹사이트 및 Kalorama Information 하였다. Harvard Medical School의 Mehmet Toner 박사는 최근 Nature('07) 지에 마이크로칩을 이용하여 폐암, 전립선암, 유방 암, 직장암, 췌장암 등의 혈액 내 암세포를 검출하는 연구에 성공하였으며, 이 외에도 Caltech, UCLA, MIT 등에서도 활발 한 연구를 하고 있다. 주요 나노진단 분야의 경우 아직 많은 회사들이 기술 개발 투자 중이거나 시장에 진출을 시작하는 단계이다. 위의 회사들 이외에도 Abbott사 등 전통적 진단시장의 강호 들은 물론 Intel, Motorola 등의 전자회사들도 활발히 진출하 고 있거나 진출을 모색하기 위해 투자를 하고 있다. 해외에서의 바이오마커 개발과 관련하여, 폐암에서 neuronspecific enolase, carcinoembryonic antigen (CEA)과 cytokeratin 19-fragments Neuron이 혈청마커로서 알려져 있으나, 충분한 sensitivity와 specificity를 가지고 있지 못하다. 최근에는 highthroughput Western blot array을 이용한 방법까지 폐암에서 프로테오믹스 기법을 이용한 기초적인 연구가 진행되고 있으나 이를 이용한 폐암 예후판정방법으로의 응용은 이루어지지 못하 고 있는 실정이다. 2007년도에 Panacea사에서 폐암환자의 혈액에서 HAAH를 발굴하여 폐암 바이오마커가 될 수 있다고 보고하고, 현재 이 를 이용한 진단키트제조에 착수한 것으로 알려져 있지만 제조 와 시판까지는 상당한 시일이 소요될 것으로 보고 있다. 즉, 현재까지 폐암에 대한 진단키트는 개발사례가 없으며 시판되는 것도 전무한 상황이다. 한편, 국내에서 지금까지의 암연구는 치료제 개발에 많이 치 중되어 있어, 위암, 폐암 등의 진단 및 타겟 발굴 및 치료제(주 로 화학적 항암제) 개발에 집중된 연구를 하고 있다. 현재까지 시도되는 폐암 진단법 및 예후 판정은 대부분 이미지를 기반 으로 한 방법(X-ray, CT, MRI 등)이며, 이들은 고비용이 소요 된다. 현재 건강검진 시 혈액채취로 간편하게 진단하는 방법은 아직 전무한 상황이다. 단백질에 대한 항체의 제작이나 항체를 이용한 플라스틱 칩 제작의 기술은 국내에서도 가능하며 외국과의 기술적 격차가 크지 않으며, 나노입자 등의 원천소재를 만드는 기술은 세계 정상급의 수준이다. 생명과학 화학 관련회사(LG, 삼성, 디지 털바이오텍, AbFrontier 등) 들이 진출을 시작하였거나 모색하 고 있으나, 전폭적인 진출은 아직 미미한 실정이나 여러 기업 들이 이 분야에 큰 관심과 사업화 계획을 갖고 있다. 나노진단 전문기업은 아직은 없는 실정이고 실용화 상업화를 위해서는 세계 정상급 나노기술을 가진 대기업 대학 연구소가 병원과 연계해야 한다. 바이오마커는 2010년~2015년 사이 종양에, 2015년 이후에 는 뇌 신경질환 관련 의약품 및 진단제 개발에 가장 많이 응 용될 것으로 기대되고 있다. 가장 가까운 시기(2010년~2015 년 사이)에 종양에 대한 바이오마커의 영향이 크게 미칠 것으 로 전망되며 2012년 이후 심혈관질환이 바이오마커로부터 수 혜를 받을 것으로 예상되나 비교적 진단 및 치료가 잘되고 있 는 영역으로 바이오마커의 영향력은 그리 크지 않을 것으로 예 상된다. 종양만큼 바이오마커로부터 큰 영향을 받을 것으로 예 상되는 뇌 신경질환은 알츠하이머병이 가장 먼저 바이오마커 가 응용되는 질병으로 예상된다. 이외에도 큰 파급효과는 아니 지만 천식 및 자가면역 질환 등에도 활용될 것으로 기대된다. 시장 전망 바이오마커와 연관성이 가장 높은 현장형 체외진단 시장을 중심으로 2010년부터 2014년까지 5개년간의 시장규모와 성장 률을 예측하였다. Table 1 및 3에서의 과거 연평균 성장률이 향후 5개년간의 국내 및 세계의 현장형 체외진단 시장에서도 적용될 것으로 가정하여 시장규모 및 성장률을 예측하면 아래 의 Table 6과 같다. Table 6에 의하면, 국내 및 세계의 현장형 체외진단 시장규 모는 2010년 기준으로 국내 시장 377억원, 세계 시장 70.8억 Table 6. 국내 및 세계의 현장형 체외진단 시장 전망 (단위 : 억원, 억달러) 구분 2010 2011 2012 2013 2014 CAGR 국내시장 377.0 435.8 503.8 582.4 673.3 15.6% (억원) 세계시장 70.8 80.7 92.0 104.9 119.6 14.0% (억달러) 자료 : Kalorama Information 2004&2008 주) *현장형 체외진단 시장은 전체 체외진단 시장의 약 11.4%로 추정함. *환율은 1,100원/$ 로 환산 Biomaterials Research 2010
바이오마커의 최근 시장동향 분석 85 Table 7. 프로테오믹스 기반 세계 바이오마커 개발 시장전망 (단위 : 억달러) 년도 2010 2011 2012 2013 2014 CAGR 세계시장규모 60 80 110 152 209 37.8% 자료 : Advances in Biomarkers, Frost&Sullivan, 2009 달러에서 각각 연평균성장률 15.6%, 14.0%의 성장세를 보이 면서 2014년에는 국내 시장 673.3억원, 세계 시장 119.6억달 러에 각각 이를 것으로 추정된다. 한편, Figure 2를 바탕으로 세계 바이오마커 임상 개발 시장 을 전망하면, 이미징 기반의 바이오마커 개발 시장이 향후에도 점진적으로 성장하는 가운데, 프로테오믹스 기반의 바이오마커 개발 시장이 타 기술 플랫폼의 시장에 비해 현저하게 성장하 는 것을 알 수 있다. Figure 2에 도시된 그래프에 의하면, 프 로테오믹스 기반의 바이오마커 개발 시장규모는 2009년 기준 으로 약 42억달러를 시작으로 연평균 성장률 37.8%의 고성장 세를 유지하면서 2012년에는 110억달러에 도달할 것으로 예 상된다. Figure 2의 시장동향을 참조하여 향후 5년간 프로테오 믹스 기반의 세계 바이오마커 개발 시장을 전망하면 아래의 Table 7과 같다. 상기 Table 7에 따르면, 프로테오믹스 기반의 세계 바이오마 커 개발 시장은 2010년 기준으로 약 60억 달러에 이를 것으 로 보이며, 이후 연평균 성장률 37.8%의 고성장세를 유지하면 서 2014년에는 209억 달러에 도달할 것으로 전망된다. 결 바이오마커 개발 환경분석 결과 수요 환경 기술적 측면의 주요 촉진 저해요인으로 암 조기 진단용 바이오마커 수요 증 대, 진단업계의 외면 가능성, 바이오마커 제품의 양산화 제약, 선진국의 적극적 육성 정책에 따른 국내 원천기술 확보 미흡, 바이오마커 발굴에 필요한 분석장비의 첨단 고가 장비구입 부 담 등이 분석되었다. 바이오마커는 2010년 2015년 사이 종양에, 2015년 이후에 는 뇌 신경질환 관련 의약품 및 진단제 개발에 가장 많이 응 용될 것으로 기대되고 있다. 가장 가까운 시기에 종양에 대한 바이오마커의 영향이 크게 미칠 것으로 전망되며 2012년 이후 심혈관질환이 바이오마커로부터 수혜를 받을 것으로 예상되나 비교적 진단 및 치료가 잘되고 있는 영역으로 바이오마커의 영 향력은 그리 크지 않을 것으로 예상된다. 종양만큼 바이오마커 로부터 큰 영향을 받을 것으로 예상되는 뇌 신경질환은 알츠 론 하이머병이 가장 먼저 바이오마커가 응용되는 질병으로 예상된다. 관련시장(현장형 체외진단 시장)은 현재 70.8억달러(해외)와 377억원(국내)에서 15%내외 연평균 성장을 통해 2014년에는 119.6억달러(해외)와 673.3억원(국내)에 이르는 거대한 규모의 시장이 예상되었는데, 그중에서 이미징 기반의 바이오마커 개 발 시장이 향후에도 점진적으로 성장하는 가운데, 프로테오믹스 기반의 바이오마커 개발 시장이 타 기술 플랫폼의 시장에 비해 현저하게 성장할 것으로 예상되었다. 프로테오믹스 기반의 바이 오마커 개발 시장규모는 2009년 기준으로 약 42억달러를 시 작으로 연평균 성장률 37.8%의 고성장세를 유지하면서 2014 년에는 209억달러에 도달할 것으로 예상되었다. 결론적으로 세계적으로 암 환자 수가 증가하고 있는 가운데 에 의료시장이 치료 중심에서 진단 중심으로의 환자 맞춤형 의 료 서비스로 전환됨에 따라 체외 진단 시장 규모가 늘어나고 있으며 그 중 바이오마커의 시장은 초기 성장단계로 임상개발 을 위한 바이오마커 플랫폼 발굴 및 검증에 대한 수요가 급증 할 것으로 보인다. 따라서 국가적 차원에서의 전략 마련과 함 께, 대대적인 연구개발 투자가 장려되어야 할 것이다. 참고문헌 1. 이철주, 바이오마커 연구개발 동향, 한국생화학분자생물학 회지, 2008. 5. 2. 한국 바이오-IT파운드리센터 BIT융합기술 정책협의회 바이 오마커 시장 동향조사, 2006. 6. 3. 이진각, 한원석, 윤창노, 신약개발을 위한 타겟단백질 구조 계산, 한국과학기술연구원, 2002. 1. 4. 이재현, 새로운 모델 및 역학적 바이오마커, 한국과학기술 정보연구원 5. 조상연 외, 프로테오믹스 최신연구동향, 혈액 단백질 바이오 마커 발굴, 검증 및 정량분석을 위한 단백체 분석기술발전의 최신동향, 연세 프로테옴연구센터, 2008. 6. 정회만, 위암 유전자 마커 이용 위암진단키트, 기술평가유 통정보센터, 2009. 1. 7. 김용주, 바이오칩 산업 및 표준화 동향, KATS 기술보고서 제3호, 2008. 12. 8. 주해호, 폐암 검색법, www.reseat.re.kr 9. 최재윤, 폐암에 있어서 화상진단의 진전, 한국과학기술정보 연구원, 2007. 10. 천희란 외, 고령화 연구를 위한 바이오마커 예비조사 소개, 노동리뷰, 2007. 11. 지식경제부, 바이오센서어레이 단일 플랫폼을 이용한 고신 뢰성 통합 체외진단 시스템 개발 보고서, 2009. 12. 한국전자정보통신산업진흥회, 디지털 컨버전스 산업동향, 2008. 12. 13. 비즈먼데이, 진단용 종이칩, 2009. 6. Vol. 14, No. 2