[약손+] 디지털 기술로 날개 단 ‘디지털 헬스 케어’ ⑩동물 실험 대안으로 떠오르는 ‘휴먼 칩’

휴먼 칩, 동물·임상시험 단계 대체 가능···신약이나 화장품 개발 기간, 비용 줄이는 효과

새해 소망이나 소원에 ‘건강’을 꼽는 분들 많으실 겁니다. 아프지 않고 오래 살고 싶은 건 인류의 꿈인데요. 나날이 발전하는 첨단 과학기술이 ‘무병장수’ 시대를 가능하게 할까요? 4차 산업혁명 시대를 살아가고 있는 지금, 국내 첨단 의료 기술은 어디까지 와 있는지 김영호 박사 한·인도 연구혁신센터 센터장과 함께 살펴봅니다.

[이동훈 MC]
체내에 뭔가 영양분을 공급하는 방법에서도 큰 변화가 있지 않을까라는 생각이 드는데요. 잠시 후에 조금 더 들어보도록 하겠고요. 일단 이 휴먼 칩이 신약 개발이라든지, 동물 실험의 대안으로 주목받고 있다고 하는데 구체적으로 어떤 내용입니까?

[김영호 박사 한·인도 연구혁신센터장]
휴먼 칩은 신약을 개발하는 과정에 잘 활용될 것으로 예상이 되고 있습니다. 약국에 가보면 약이 참 많습니다. 그렇지만 약 하나를 개발하는 과정을 보면 들어가는 시간과 돈의 비용이 어마어마합니다. 정말 천문학적인 돈과 시간이 들어간다고 이야기합니다. 약을 하나 개발하는 데 평균 14년이 걸리고 돈도 한 2조 8천억 원이 든다고 공식적인 기관에서 발표하고 있습니다. 이처럼 약에 대한 개발이 어려운 상황인데, 이러한 기간과 비용을 줄이는 여러 첨단 기술이 있습니다. 그중에 하나 중요한 기술로써 지금 부각되고 있는 것이 휴먼 칩에 대한 부분입니다.

신약을 개발하는 과정을 보면 약을 합성해서 만들고, 그것을 세포를 이용해서 실험을 하고, 효능이 있다고 밝혀지면 동물을 대상으로 실험을 하죠. 그러고 난 이후에 효과가 검증되면 사람을 대상으로 한 임상시험을 하게 됩니다. 이러한 휴먼 칩을 쓰게 되면 인체의 장기를 마이크로칩에 넣는 것이기 때문에 동물 실험의 단계를 좀 줄이거나 건너뛸 수가 있고 시간과 비용을 많이 줄일 수 있는 가능성이 큽니다. 그렇기 때문에 이러한 것이 많이 연구되고 있고요.

그다음에 사례를 하나 말씀드리면 미국의 버클리 캘리포니아 대학에서 심장병 치료제 4종을 대상으로 심장 세포가 들어가 있는 심장 칩, 마이크로칩을 이용해서 개발하고 있는 심장 치료제의 효과·효능을 연구해서 논문으로 발표한 것이 있습니다. 이때 보면 보통 심장 질환이 있어서 심장 박동수가 너무 낮은 환자들 같은 경우에 그 박동수를 좀 높여주는 그러한 심장 치료제 후보물질이 되겠습니다. 그렇게 해서 심장 세포가 있는 마이크로칩에 이 약물을 넣었더니 심장 박동수가 최대 120회, 분당 120회까지 향상되었다는 그런 결과를 얻어서 발표한 것을 본 적이 있습니다.

이 외에도 앞서 말씀드렸던 것처럼 신약을 개발하는 과정 중에서 동물 실험을 줄일 수 있고 대체할 수 있는 효과가 아주 크리라 생각이 듭니다. 사실 보면 동물 실험으로 희생된 동물이 참 많습니다. 연간 414만 마리 정도의 동물들이 동물 실험으로 희생되고 있습니다. 아주 의미 있는 희생이기 때문에 꼭 필요한 단계이기도 합니다. 어떠한 의료 제품을, 신약이나 의료 기기를 개발했을 때 바로 사람에게 적용해서 실험하고 검증하기에는 위험하고 무리가 있습니다. 그렇기 때문에 동물을 대상으로 실험하는 과정을 거치게 되어 있습니다. 그렇지만 이러한 마이크로칩, 휴먼 칩이 개발되면 신약을 개발하는 과정에서 동물 실험을 하지 않고 대체할 수 있는 효과도 있습니다.

그리고 또 하나의 중요한 부분은 화장품에 대한 부분입니다. 화장품을 개발하는 과정에서 유럽에서는 2013년도부터 동물 실험을 하지 못하도록 금지하고 있고 우리나라도 규제를 해서 지금 동물 실험을 제한하는 것이 수년 전부터 진행이 되고 있습니다. 이러한 과정에서도 장기 세포가 들어가 있는 마이크로칩이 잘 활용될 수 있을 것이라고 예상하고 있습니다.

[이동훈 MC]
앞서 신약 개발하는 데 평균 한 14년, 2조 8천억의 비용이 든다고 말씀하셨습니다. 이 휴먼 칩은 과연 현재 어느 단계까지 진행돼 있는지도 궁금하고요. 이걸 진행시키는 과정에 있어서 꼭 필요한 요소들, 극복해야 할 요소들은 또 어떤 게 있을까요?

[김영호 박사 한·인도 연구혁신센터장]
중요한 질문 주셨습니다. 지금 제가 희망적인 부분에 대해서 말씀드렸습니다마는 이건 다분히 기술적인 연구 단계에서의 설명을 해드렸었고, 이 장기 칩·휴먼 칩이 세상에 등장한 게 앞서 설명해 드렸던 것처럼 2010년입니다. 역사도 짧습니다. 그리고 이러한 장기 세포가 들어가 있는 마이크로칩을 만드는 것 자체도 어렵습니다. 그렇기 때문에 지금 단계에서 대량 생산해서 활발하게 쓰기에는 어려움이 있습니다.

그렇지만 전 세계 많은 연구팀에서 개발하고 있고 이와 관련된 기술도 빠르게 성장을 하고 있습니다. 최근에 미국의 어느 연구팀 같은 경우에는 3D 프린터를 이용해서 이러한 것을 만드는 기술도 연구해서 발표한 것도 본 적이 있습니다. 이처럼 상용화, 대량 생산하는 기술도 같이 발전하고 있기 때문에 미래에는 이러한 것들이 점점 더 확대될 것으로 보고 있습니다.

(구성 이규혁)