개인-특이적 다양성을 가진 인체 공생 마이크로바이옴(미생물군집)과 인체와의 상호작용 규명을 통한 질환 타겟 연구 및 건강한 장내 환경을 위한 마이크로바이옴 치료제 개발

인체 공생 마이크로바이옴 및 각종 마이크로바이옴은 건강 및 각종 질환과 밀접하게 연관되며, 2014년도에 선정된 세계 10대 유망기술 중 하나로써 고부가가치 개인 맞춤형 차세대 치료기술로 수요 확대 전망

향후 5년 : ~2020년 : 마이크로바이옴 분포 다양성 분석, 개인 맞춤형 마이크로바이옴 연구 모델 및 연관 질환 모델을 이용한 상호작용 제어기술 개발

향후 10년 : ~2025년 : 마이크로바이옴 조절을 통한 질환 치료 타겟 및 마이크로바이옴 치료제 개발

1) 인체 공생 마이크로바이옴 확보 및 분석기술

- 장내 시료 확보, 차세대 염기서열 분석(Next Generation Sequencing) 등을 활용한 메타게놈 분석으로 개인

-특이적 마이크로바이옴 다양성 분석 및 프로파일 확보

2) 개인 맞춤형 인체-유사 마이크로바이옴 연구모델 개발

- 기존 무균 동물모델, 세포모델 및 새로운 인체-유사 대체모델 개발을 통한 마이크로바이옴과 인체 상호 관계 연구

- 비피더스균의 인위적인 섭취가 장내 균총의 정장 작용에 도움이 되지 않는다는 연구결과를 통해 마이크로바이옴의 기능과 기전을 연구하기 위해서는 복잡한 인체의 장내 환경을 이해하기 위한 새로운 인체-유사 모델개발이 필요

- 개인 맞춤형 치료제 개발을 위한 스크리닝 플랫폼으로 활용 가능한 인체 유사 환자-특이적, 질환-특이적 마이크로바이옴 연구모델 확보

- 장내 환경 모방 모델을 통한 마이크로바이옴 배양 기술

* 3D-세포 모델, 오가노이드 모델 등

3) 질환 연관 마이크로바이옴의 인체 반응기전 연구

- 개인의 면역상태를 반영할 수 있는 인체-유사 연구모델 개발 및 질환 타겟 연구

4) 마이크로바이옴 중 유용균을 분리하여 장내환경과 유사한 조건에서 배양 후 직접 섭취하는 마이크로바이옴 치료제 기술

- 노환이나 질환 시에 이용하기 위해 유용균을 분리, 보관하는 기술 및 장내 환경과 유사한 환경에서 배양하는 기술

- 약으로 섭취한 마이크로바이옴의 생존 문제 해결

- 개개인의 최적화된 장내 정착 관련 요구조건을 충족시키기 위한 개인 특이성 고려

5) 마이크로바이옴을 이용한 질환 타겟 치료기술 개발

- 질환-특이적 마이크로바이옴 분석을 통한 바이오마커, 질환타겟 개발

- 개인 맞춤형 마이크로바이옴-표적 치료법 및 신약(미생물신약, 합성신약 포함) 개발

BT와 ICT가 결합된 혁신적인 의료 및 건강관리 기능을 제공하는 헬스케어 ICT 융복합 산업은 최근 주로 모바일 헬스케어 솔루션 및 의료용 기능성 게임 분야에서 다양한 기술적 결합 가능성이 제시되고 있음

스위스 벤처기업 Sensimed는 녹내장 환자의 안압을 24시간 측정하는 콘택트렌즈 형태의 비침습적 Triggerfish 개발

* 렌즈 내부에 장착된 센서와 안테나를 통해 안압을 측정, 데이터를 동반 기기에 전송, 기록 후 블루투스를 통해 의사의 컴퓨터에 저장

Corventis의 NUVANT MCT(Mobile Cardiac Telemetry)는 무선센서가 내장된 밴드 형태의 기기로 심장부위에 부착하여 실시간으로 심전도, 심박동수를 수집하여 모니터링 센터로 전송. 전송된 데이터는 심전도 전문가에 의해 검토되고 이상 발견 시, 전문 의료진에게 보고되어 적절한 진단과 조치가 가능토록 고안

Proteus Digital Health는 환자의 약에 부착하는 모래알 크기의 센서를 개발, 약이 위장관을 통과할 때 1.5v 전류를 발생시키고 전류는 위장 근처에 부착된 패치를 통해 감지되어 의료진 혹은 보호자의 스마트폰에 기록됨으로써 환자의 처방약 복용 여부를 확인

필립스는 소화기계를 통과하면서 질환의 위치를 추적하여 사전 설정된 약물 방출 프로필에 따라 정확한 위치에 약물을 전달하는 지능형 알약 ‘아이필(iPill)’ 개발

국내에서는 아직 체내 이식형 센서 개발에 대한 사례는 보고되지 않았으나 한국생산기술연구원은 IT기술과 나노섬유기술을 융합하여 사용자의 생체/생활환경 신호를 비침습적으로 측정, 처리, 전송, 분석하여 적극적으로 건강관리를 지원할 수 있는 섬유센서 기반의 웰니스 의류와 건강관리 시스템을 개발

한국전자통신연구원에서 천 소재의 옷에 센서와 무선통신 칩을 장착해서 사용자의 심전도, 호흡, 운동량을 측정할 수 있는 바이오셔츠를 개발

글로벌 바이오센서 시장규모는 2009년 67억 달러 ⇨ 2018년 180억 달러로 연평균 11.5% 성장 예상 * 자료출처 : Frost & Sullivan, ‘World Biosensors Markets’, 2007글로벌 모바일 생체인식 시장규모는 2014년 7억 달러 ⇨ 2020년 333억 달러로 연평균 90% 성장 예상 * 자료출처 : Acuity market intelligence, ‘The Global Biometrics and Mobility Report’, 2015

현재 웨어러블 및 체내 이식형 디바이스는 건강관리 목적으로 ‘Activity Tracker’로 활용되고 있으나, 향후 원격지 환자를 비롯, 만성 질환자의 적극적인 건강관리를 위해 검사·진단·치료 영역까지 확장 가능높은 활용 가능성과 가치 창출에 대한 기대만큼 극복해야 할 기술적 한계와 개인정보 유출을 비롯해 프라이버시 침해로 인한 사회적 저항감, 안전성, 효용성에 대한 연구부족 등 개선점이 많아 정부 및 기업의 관심과 지원 필요

체내 이식형 디바이스가 의료현장에 도입되어 본격적으로 활용되면 ‘건강보험적용’ 관련 논의가 필요하고, 체내 이식형 디바이스의 안전성을 제고하는 ‘체내이식형 디바이스(앱 포함) 가이드라인’을 개발할 필요가 있음

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