From 재단법인 게놈연구재단

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Adieu 2012! 되돌아보는 2012년 10대 뉴스

                  

  유전체 시장의 2012년은 다사다난했던 한 해였다. 되돌아보면 굵직한 발표들이 많았던 한 해이기도 하다. 특히, 32개 연구소의 442명의 연구진이 참여한 ENCODE 프로젝트의 결과 논문들이 발표되었으며, 맞춤의학에 좀더 다가가서 바이오 의약품 산업계의 많은 일들이 있었다. 그 중 이번에는 생명공학 분야의 많은 기기와 프로그램, 서비스 등에 대해 발전된 기술들을 알아보고자 한다.



1. BioFab


  제약, 화학연료 회사는 점점 합성생물에 따라 DNA 생산 요구가 달라진다. 고가의 로봇 및 기타 장비에 DNA를 추가하여 미생물 합성 유전자를 만든다. Gen9는 많은 시간을 필요로 하는 미생물 합성유전자를 신속하고 저렴하게 생성할 수 있는 BioFab를 개발하였다. 1000bp의 큰 DNA 가닥을 저렴한 비용으로 조립하는 특허를 출원하였고, 생물학적 제조 프로세스를 구축했다.



2. Ion Proton System


  인간의 유전체 해독 기기들은 종류가 다양하다. 10년 전, 인간 게놈 해독에 10억 달러가 소요되었으나, 현재는 Life Technology 사의 Ion Proton 기계를 사용하여 1,000달러 이하로 가격의 감소가 이루어졌다. 9월에 출시된 Ion Proton은 개인 유전체 해독 기기(PGM; Personal Genome Machine)로 화학물질 정보를 변환하여 반도체로 구동시킨다. 현재, Proton I칩은 인간의 엑솜을 몇 시간 안에 해독한다. 2013년 초에 출시될 II칩은 1회 1,000달러로 8시간 내에 해독될 예정이다.

  Ion Torrent 개발 및 마케팅 부사장은 “비용의 감소와 속도 증가를 가져온 반도체 기술에 대한 투자를 10년간 해 왔으며, Ion Proton은 한번에 20~50개의 유전자를 빠르게 찾을 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 시퀀싱 기술의 보편화가 되면 새로운 대규모 시퀀싱 시대를 열게 될 것입니다.”라고 하였다.



3. MyCell Services


  2012년 노벨 생리의학상을 수상한 야마나카 신야씨는 유도만능줄기세포(iPSC)의 전사 가능성을 발표하였다. 이 기술은 과학자들이 질병의 다양한 유도만능줄기세포 모델을 만들 수 있도록 생물의학 연구 혁명을 일으켰다. 이를 이용한, MyCell 서비스는 환자의 iPSC 뿐만 아니라 파생된 세포라인을 통해 차별화된 기술을 이용하여 질병 모델을 제공한다. 예를 들어, CD34 세포에서 유래한 iPSC는 96well plate 1개로 6개월간 15,000달러가 소요된다. 그러나 한 번 iPSC 라인이 설치되면 그 다음부터는 1~2개월이 소요되며 20개 plate에 1,500달러가 소요된다.

  약물 안전 과학 연구소의 폴 왓킨스는 iPSC에서 파생된 간세포를 비교하여 약물에 대한 심각한 반응들이 환자들에서 나타난 것을 보고 “약물 반응에 대해 특정 유전자를 식별하여 민감도를 식별하는 목표로 서비스를 제공해야 한다. 환자에 대한 엑솜시퀀싱으로 다양한 변화를 알 수 있을 것이다.”라고 하였다.



4. Labguru


  Labguru라는 앱을 이용하여 실험실의 진행상황을 차트화 하는 방식으로 변경하여 제공한다. 이는 인터넷 브라우저를 통하거나 실험실에서 아이패드와 같은 다른 기기에 데이터를 저장하기 위한 디지털 플랫폼으로, 참고자료를 추적하거나 시약들의 물류 정보를 기록하고 인벤토리 및 실험 프로토콜 등의 기타 유용한 정보를 공유하는 데 이용할 수 있다. BioData의 Labguru를 만든 이스라엘 회사 설립자는 연구소가 보다 효율적으로 연구를 수행하고 생산성을 높일 수 있도록 하기 위해 이러한 프로그램을 개발했다고 소개했다.



5. MiSeq


  Illumina는 차세대 시퀀싱의 선도 기업으로 개인 유전체 해독기인 MiSeq을 포함한 HiSeq, Genome Analyzer IIx 등을 생산한다. 그 중에서도 MiSeq은 2평방피트로 소형기기이며, 2x250bp를 input하여 8.5Gb까지 output 데이터를 저렴하고 빠르게 생산하려고 하는 개인 연구자에 적합한 기기이다.

  미생물 유전체 샘플은 90분만에도 가능한 해독기기로 유전체 크기에 따라 400~750달러로 저렴하게 해독이 가능하다. FDA에서는 식중독 병원균을 추적하기 위해, 병원에서는 슈퍼 벌레의 진화를 추적하는 데 MiSeq이 이용되기도 하였다.



6. ONIX Microfluidic Platform


  Microfluidic Platform은 사용자가 디자인 한 환경에서 세포들을 배양기의 flow cell에 유입시켜 다양한 배양액과 약물 및 기타 변수들을 넣어 적용시키는 플랫폼이다. 2009년에 기 발표된 시스템보다 용액의 다양성뿐만 아니라 챔버의 온도 및 가스 압력을 제어하고 하드웨어 및 소프트웨어의 성능을 업그레이드 시켰다.

  CellASIC 제품 관리자 알렉스는 소프트웨어 및 프로그램을 자동화시켜 화학약물을 처리하도록 하였으며, 연구원들이 배양된 세포를 보기 위해 주말에 연구실에 와야만 하는 번거로움을 해소할 수 있다고 설명한다.



7. NanoLuc Luciferase Technology


  면역학, 세포 및 분자생물학자, 유전학자 등의 연구자들이 이용하는 발광 분석법은 루시페라제인 녹색형광단백질(GFP)을 이용한다. Promega는 심해 새우에게 있는 효소에서 파생된 NanoLuc Luciferase라는 새로운 형광 효소를 도입하여 발광 물질로 만들어 이용한 것이다. 이번 버전은 작은 크기의 세포 프로세스를 조사하는 연구자들이 녹색형광단백질의 효소양이 3분의 2로 줄여도, 루시페라 단백질이 240번까지 빛을 낼 수 있어서 효율적이다.



8. xSCELL Digital Scientific Camera


  PhotonisxSCell 디지털 카메라의 장점은, 첫째, 낮은 조명으로도 높은 속도와 높은 해상도를 유지하고, 둘째, 형광현미경은 다른 기기에 연결이 어려운 반면, 다른 카메라에 쉽게 연결할 수 있다. 셋째, 현미경을 통해 1024x1024 픽셀의 해상도에서 촬영하고, 초당 1000 프레임 이미지를 캡쳐하며, 16Gb까지 생산할 수 있다.

  형광현미경은 해상도가 좋고 속도가 빨라야 하는데 이러한 점을 모두 충족하며, 높은 감도를 유지하여 생물의학 현미경 분야의 발전에 이바지 하였다. 현재, 약 4만 달러에 판매되고 있으며, 올해 10대 판매되었고 내년 50대를 목표로 하고 있다.



9. Photo-Morpholinos


  Morpholino oligomers (oligos)는RNA 분자와 결합하여 유전자 발현을 방해하는데 사용된다. 생명 공학 회사에서는 유전자 분석 도구로 이용하였다. Morpholinos에 항원항체 반응을 통해 결합하는 morpholinooligos를 통해 RNA와 상호작용하며, 유전자 발현을 감소시키는 역할을 한다. 연구자가 유기체의 특정 조직에서 유전자의 영향을 볼 수 있다는 장점이 있다.



10. HubioGEM+the Wiggler


  HubioGEM은biogel에 의해 개발된 제품으로 동물에서 파생된 용액과 달리, 인간의 조직 생물학적 환경에서 제공하는 플랫폼이다. HubioGEM은 반 다공성 히드로겔(hydrogel)이 가득 채워져, 분석을 방해하지 않고 제어할 수 있게 하였다. 또한 종양과 정확한 생체 대사 기능을 모방한 줄기세포의 구조를 생성 및 관리하는 좋은 방법으로, 기존의 멀티 well plate보다 배양하기 좋고 세포 용액 Wiggler- bioreactor 시스템에서 생물학적 분석을 위한 새로운 플랫폼으로 발돋움했다.

  캘리포니아 노바티스 재단의 암 약리학 연구소에서 에릭머피는 “의약물 조합을 많이 하는데 HubioGEM은 생체에서 일어날 치료에 대해 예측이 가능해졌다.”라고 하였다.



  2012년 유전체 시장의 다양한 소식들에 대해 알아보았다. 많은 연구들이 이루어지고 결과들이 쏟아져 나왔다. 이러한 점이 반영이라도 하듯, 제약 및 생명공학의 꾸준한 성장이 이루어져 2012년 한해 9,390억 달러의 시장을 이룩하였다. 또한 2014년부터 2021년까지는 국고 5,788억원이 유전체 연구에 투자될 예정이다.


  뿐만 아니라, 위와 같은 다양한 기술의 발전으로 개인 의료화 시대에 한발짝 다가섰으며, 분자 진단 시장은 2015년까지 연평균 13.6%의 성장률을 예측하게 되었다. Ion Proton, MiSeq과 같은 플랫폼이 업그레이드 되며 임상 유전체의 발전과 가격의 급감이 이루어져 질병 모델에 적용될 것이다. 이러한 점에서 2013년은, 유전체 분야의 발전이 기대된다.



참고자료

 

Top 10 Innovations 2012

http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/33341/title/Top-10-Innovations-2012/