항원만 '싹둑'… 소로부터 인공혈액 만든다

[머니S리포트-여전한 피 부족 국가②] "인공혈액 시장 개화"… 국내 기술 어디까지 왔나

[편집자주]헌혈을 생명을 살리는 작은 실천이라고 한다. 이 작은 실천이 최근 저출산과 고령화 등의 영향으로 잘 이뤄지지 못하면서 헌혈 보유량은 아슬아슬한 수준을 넘나들고 있다. 헌혈 참여와 상관없이 안정적으로 혈액 공급망을 구축하기 위해 인공혈액을 개발하려는 노력도 진행 중이다. 인공혈액이 상용화하기까지 시간이 필요한 만큼 헌혈 참여는 중요하다.

인공혈액 개발을 위한 여정이 본격화되고 있다. 경상북도 산하 축산기술연구소의 LMO(유전자변형생물체) 시험 축사에서 툴젠과 라트바이오가 공동 개발한 유전자 교정 소가 모여 있다. /사진=툴젠

▶기사 게재 순서
①아낌없이 나누는 O형이 부족하다… 마르는 헌혈
②항원만 '싹둑'… 소로부터 인공혈액 만든다
③아무나 할 수 없는, 그래서 더 가치 있는 헌혈

경상북도 산하 축산기술연구소의 LMO(유전자변형생물체) 시험 축사에는 특이한 소가 있다. 겉모습은 똑같은 황소이지만 사람에게 피를 공급하기 위해 만들어진 유전자 교정 소다. 소를 비롯한 동물을 사람에게 수혈할 경우 체내에서 면역거부반응이 일어난다.

이 소는 세포 내 특정 유전정보를 선택적으로 잘라낼 수 있는 '크리스퍼 캐스나인'(CRISPR-Cas9)이라는 유전자 가위를 통해 체내 면역체계인 항체가 적으로 인식하는 주요 항원을 제거했다. 이 소의 혈액을 사람에게 투여하더라도 부작용이 발생하지 않는다는 의미다. 유전자 교정 소를 개발한 툴젠과 라트바이오는 인공혈액 분야에 집중하고 있다. 툴젠 관계자는 "전 세계적으로 혈액이 부족한 상황이어서 소의 피를 사람에게 쓸 수 있게 하는 것이 주요 목표"라고 설명했다.

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부족한 혈액, 움트는 인공혈액 시장

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인공혈액 개발을 위한 여정이 시작됐다. 전 세계에서 잇따르는 혈액 수급난은 인공혈액을 개발하려는 움직임의 계기가 됐다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 한 해 1억18500만유닛(unit)의 헌혈이 이뤄지는데 혈액 공급이 수요를 제대로 따라가지 못하는 수급 불균형 현상이 지속하고 있다. 미국 워싱턴대학 연구팀은 195개 국가 중 119개 국가가 혈액 부족 상황을 겪고 있다고 분석했다.

인공혈액은 혈액 대체제로 불린다. 인공혈액 개발에 성공한다면 전 세계적인 혈액 부족 상황을 해소할 수 있다. 혈액 성분은 적혈구와 백혈구, 혈소판 등으로 구성된다. 인공혈액은 적혈구와 혈소판 증식이 핵심인 기술이다. 적혈구 기능을 대신해 산소를 체내에 공급할 수 있는 산소친화 전달체, 헤모글로빈 기반 전달체에 대한 연구가 주로 이뤄지고 있다.

인공혈액을 사람의 혈액 대신 활용하자는 움직임이 본격화하면서 글로벌 시장은 성장세를 보일 것으로 예측됐다. 글로벌 시장조사기관 글로벌인포메이션에 따르면 전 세계 인공혈액 시장규모는 2022년 62억달러(약 8조원)에서 2027년 156억달러(약 20조원)로 연평균 20.5%씩 증가할 것으로 전망됐다.

전 세계 인공혈액 시장규모는 2022년 62억달러(약 8조원)에서 2027년 156억달러(약 20조원)로 연평균 20.5%씩 증가할 것으로 전망됐다. 커지는 글로벌 인공혈액 시장 규모. /그래픽=강지호 기자

줄기세포를 활용해 인공혈액을 개발하려는 시도가 이어졌다. 지난해 11월 영국 브리스톨대학교 연구팀은 줄기세포 이용해 배양한 인공 적혈구를 투여하는 임상시험을 시작했다. 현재까지 환자 2명에게 인공 적혈구를 투여했고 최종적으로 환자 10명을 모집해 안전성을 확인할 계획이다.

일본 교토대학은 환자에게서 추출한 체세포인 역분화 줄기세포에서 유래한 혈소판제제 생산기술 고도화 작업에 나섰다. 헌혈을 통해 얻은 혈소판의 수명은 평균 5~7일이다. 응급하게 혈소판이 필요한 환자가 많아질 경우 대처가 어렵다. 교토대학은 2014년 3종류의 유전자를 주입해 혈소판 증식이 가능한 거핵구세포주를 제작했다. 거핵구세포주를 활용하면 20~50ℓ(리터)의 혈액만으로도 1000억개의 혈소판을 5일 이내 제작할 수 있다. 2021년 교토대 연구팀이 스핀오프해 창업한 메가카리온은 유도만능줄기세포로 개발한 혈소판을 환자에게 투여해 안전성을 확인했다.

아트블러드와 이엔셀이 수혈용 혈액 체외 생산을 위해 업무협약을 체결했다. 지난 6월12일 열린 아트블러드와 이엔셀의 업무 협약식에서 백은정 아트블러드 대표(가운데 왼쪽)와 장종욱 이엔셀 대표(오른쪽), 양사 관계자들이 참석한 가운데 기념 촬영을 하고 있다. /사진=아트블러드

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"국내 기술 승산 있다"… 글로벌 빅파마도 발 못 들인 인공혈액

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인공혈액 개발의 핵심은 배양기술이다. 현재 영국과 일본에서 개발 중인 인공혈액의 경우 세포 배양이 복잡하고 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다. 보건복지부는 이 같은 한계점을 극복하기 위해 지난 3월 세포 기반 인공혈액 기술개발사업단 구성하고 2037년까지 수혈용 인공혈액 대량생산 기술을 확보할 계획이다.

5년 주기로 진행하는 이번 인공혈액 개발 사업은 2027년까지 인공혈액 세포 분화·증식 기술 개발에 약 471억원의 연구비를 지원한다. 우선 인공 적혈구와 혈소판을 5~10㎖ 생산하는 것이 목표다. 2단계(2027~2032년)에선 인공 적혈구·혈소판 제제를 1~2유닛 단위로 생산하고 본격적인 사람 대상 임상 시험을 시작한다. 3단계(2032~2037년)에서는 인공 적혈구·혈소판 제제를 한번에 50~100유닛을 대량 생산하는 체제를 구축하고 궁극적으로 수혈에 인공혈액을 활용한다.

백은정 한양대 의대 교수가 2022년 창업한 아트블러드가 조혈모세포 기반 인공 적혈구의 대량 생산공정개발을 본격적으로 개시했다. 아트블러드는 영국과 일본 연구와 달리 조혈모세포를 조작해 적혈구를 대량 생산할 수 있는 기술을 보유했다. 이와 관련 특허는 총 4건을 보유했고 한양대 의대로부터 5건의 관련 특허를 이전 받을 예정이다. 아트블러드는 이번 보건복지부의 세포 기반 인공혈액 기술개발사업에 참여를 목표로 2025년 이후 인공 적혈구를 활용한 임상시험에 진입할 계획이다.

아트블러드 관계자는 "지난 17년간의 인공혈액 기초 연구를 기반으로 본격적인 대량생산 공정기술 개발을 위한 단계에 들어섰다"며 "인공혈액 시장이 개화하고 있고 아직 글로벌 빅파마도 발을 들이지 않은 시장인 만큼 시장을 선도할 수 있다고 본다"고 자신했다.

지용준 기자 jyjun@mt.co.kr
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