울산에서 신약개발 비용과 시간을 줄이기 위한 ‘생체장기모사 칩’ 개발이 시작된다.

UNIST(총장 정무영)와 울산시가 제안한 ‘UNIST-WRIRM-UniBasel 생체장기모사 연구센터’가 ‘2018 해외우수연구기관유치사업(Global R&D Center, GRDC)’에 선정됐다. 이 연구센터는 UNIST와 미국 웨이크 포레스트 의과대학(WRIFM), 스위스 바젤대학 의과대학(UniBasel)이 공동으로 생체장기모사 기술을 연구하기 위해 추진됐다.

이 연구센터는 앞으로 6년간 정부에서 약 33억 원을 지원받으며 신약개발 속도를 높일 ‘생체장기모사 칩’ 등을 개발할 계획이다. 울산시도 매년 1억 원씩 총 6억 원을 지원하며 지역의 바이오메디컬 산업 육성을 위해 적극적으로 힘을 보탤 예정이다. 이밖에도 WFIRM에서 330만 달러(약 37억 4000만여 원), UniBasel에서 297만 달러(약 33억 6000만여 원)를 출자해 연구센터 공동 설립을 지원하게 된다.

생체장기모사 칩(organ-on-a-chip)은 심장이나 폐, 간 등 사람 몸속 장기를 모방해 만든 작은 칩이다. 이 칩에는 장기를 이루는 세포와 주변 환경 등을 재현하므로 실제 장기가 작동하는 시스템을 가진다. 여기에 새로운 약물을 투여하면서 관찰하면 안전성은 물론 약물 전달과정에서 일어나는 현상 등을 효과적으로 파악할 수 있다.

이 연구센터의 센터장을 맡은 김철민 UNIST 생명과학부 교수는 “배양된 세포나 동물실험에 의존하는 기존의 전임상 신약 스크리닝은 실제 인체장기가 작동하는 생리환경을 반영하지 못한다”며 “동물실험에서 발생하는 윤리적 문제와 비용, 시간, 결과의 부정확함 등도 해결할 수 있는 기술로 생체모사장기 칩이 주목받고 있다”고 설명했다.

3D 바이오 프린팅 기술도 생체장기모사 칩과 함께 주목받는 생체장기모사 기술이다. 이 기술은 다양한 종류의 세포와 생체 재료 등을 이용해 실제 조직이나 장기와 유사한 복잡한 3차원 구조물을 제작한다.

김철민 센터장은 “조직공학적으로 생체 내 구조를 모사할 수 있는 3D 바이오 프린팅 기술을 발전시키면 혈관을 가진 소형 생체모사 장기를 구현할 수 있다”며 “이를 신약 스크리닝에 활용한다면 신약개발 구조의 패러다임 전환이 이뤄질 것”이라고 전망했다.

울산광역시 관계자는 “생체장기모사 연구센터를 중심으로 한 프로젝트에 글로벌 병원과 기업이 참여하면 중장기적으로 대규모 산학연 클러스터를 조성하는 기반이 될 것”이라며 “바이오메디컬 산업의 거점도시로서 울산의 위상을 확립하는 데도 기여할 것”이라고 기대했다.

한편 GRDC는 해외우수연구기관의 인력과 장비, 연구기법 등을 도입해 국가과학기술 혁신 역량을 높이기 위해 2005년부터 시작된 사업이다. 올해는 총 3개의 공동연구센터와 1개의 법인이 선정됐다. UNIST가 선정된 공동연구센터 유형에는 23개 기관에서 신청해 약 8대 1의 높은 경쟁률을 보였다. (끝)

□ 사업목표

o 재생의학 및 바이오프린팅 분야에서 세계적 선도역량을 보유한 미국의 ‘웨이크 포레스트(Wake Forest) 재생의학연구소 및 다국적 제약기업과 바이오 연구거점인 스위스의 바젤(Basel) 의과대학과의 상호보완적 협업을 위한 공동 연구센터를 설립, 참여기관 간 R&D 시너지를 극대화하고, 이를 바탕으로 미래형 장기모사 원천기술 및 대용량·고효율 신약 스크리닝 플랫폼 확보

□ 사업내용

o UNIST 생체장기모사 원천기술개발 역량결집 및 목표지향적 운용

UNIST의 기반 기술인 바이오이미징, 바이오프린팅, 바이오칩, 바이오 소재, 빅데이터 분석 및 약물전달 분야의 기술들을 융합해 생체장기 모사 및 신약 스크리닝을 위한 새로운 융합형 원천기술 개발

- 다중스케일 바이오 스캐너 (Multiscale Bioscanner)

- 혈관통합 바이오센서 (Vascularized Tissue-Integrated Biosensors)

- 다기능 바이오 잉크기술 (Multi-functional Bioink)

- 칩기반 약물검사시스템 (Chip-Based Drug Screening)

- 약물전달시스템 (Targeted Drug Delivery System)

o 생체장기모사 융합기술로 구현된 인공장기 개발

- 확보된 생체장기 기술을 이용해 내장, 혈관, 피부 등 특화된 장기를 모사하고 활용하기 위한 중점 장기연구 개발

o 바이오프린팅으로 구현된 생체모사장기를 활용한 신약 스크리닝

- Roche, Novartis 등 바젤에 근거를 둔 세계 굴지의 제약회사와 협력연구

- 기존의 신약 스크리닝 연구와의 차별점: 기존 신약 스크리닝은 비용과 시간이 요구되는 동물실험에 의존하는 데 반해, 특화된 생체장기 디바이스를 이용할 경우 대용량·고효율 스크리닝을 구현함으로써 비용과 시간을 현저히 절감할 수 있음.

□ 운영계획(역할분담)

□ 추진전략

o UNIST 내 관련분야 연구역량 통합 프로그램 수립

- 2016-2017 기관고유사업으로 진행된 “나노기반 생체탐색연구”의 성과를 계승하고 파트너 연구기관들의 노하우와 UNIST 기반의 연구역량 간에 상보적 시너지를 낼 수 있는 분야를 전략적인 관점에서 주도면밀하게 설정, 공동연구센터의 연구역량과 물적 기반을 연내에 안정화

o 센터의 자생력 확보를 위한 원천기술 확보

- 신약 스크리닝을 위한 생체모사 장기 개발에 필요한 이미징, 재료, 디바이스, 빅데이터 분석기술 등 다양한 원천 요소기술 연구역량의 통합네트워크 구축

- 국내 및 글로벌 제약회사들과의 긴밀한 교류를 통해 시장의 수요를 읽고, 기술사업화가 용이한 실용적 원천기술을 확보

o 생체모사 장기의 글로벌 R&D 허브 구축

- 확보된 연구 성과들에 대한 사업화 추진 및 글로벌 기업 유치

- 대형과제 기획을 통한 국가적 연구역량 제고 및 신산업의 동력 구축

□ 기대효과

o 바이오메디컬 분야 글로벌 산학협력 통한 신기술 개발 및 신사업 모델 발굴

- 연구성과 기반 교내 창업 활성화

신약 스크리닝 및 3D 바이오프린팅 분야 교내 창업 추진 예정

- 글로벌 연구협력 거점(연구소 등) 인프라 유치

국내외 제약회사와 상용화 기술 연구협력을 연구소 유치 추진 예정

- 창업 및 인프라 유치를 통한 고용창출 및 역내 전문인력 유입(예상)

약 50명(산업체 약 30명, 학계 및 연구기관 약 20명)

- 산학 공동 연구개발 및 기술이전 활성화: 대웅제약 사업 참여(예정)

공동 연구개발 및 협력 네트워크 구축, 향후 R&D센터(분소) 유치 추진 등

o ‘게놈산업기술센터’와 맞춤형 의약분야 협동연구 발굴 및 추진 예정

o 3D프린팅 분야 유관기관 및 인프라와 연계 협력을 통한 시너지 창출

- 3D프린팅 첨단 생산기술 연구센터(산업거점기관지원사업, UNIST)

- 산업용 3D프린팅 교육센터(예정), 3D프린팅 벤처집적 지식산업센터

o 울산을 ‘미래 신약스크리닝 글로벌 거점도시’로 육성

- 향후 UNIST 신약센터의 유치기반 마련

- 빅데이터 센터와 교류해 신약개발 및 응용분야의 4차산업혁명에 대응 모델 제시

- 새 패러다임의 미래 바이오 원천기술과 전문인력 확보 및 국제기술표준 확립 주도