마이크로바이옴 미래전망(1)

1. 마이크로바이옴 개요

□ 마이크로바이옴의 정의
ㅇ 마이크로바이옴은 인간, 동·식물, 토양, 바다, 호수, 암벽, 대기 등 모든 환경에서 서식하거나 공존하는 미생물과 그 유전정보 전체를 포함하는 미생물 군집
* 마이크로바이옴(microbiome)=미생물군집(micribiota)+유전체(genome)

□ 마이크로바이옴의 분류
ㅇ 마이크로바이옴의 기술 적용·활용 범위가 광범위하여 마이크로바이옴이 존재하는 매체에 따라 구분하여 분류

* 출처: 농림식품기술기획평가원, 마이크로바이옴 연구개발 동향 및 농식품분야 적용 전망, 2017 한국과학기술평가원, 2021년도 예비타당성조사 보고서- 국가 마이크로바이옴 이니셔티브 사업, 2022

ㅇ FAO 및 WHO에서는 프로바이오틱스, 프리바이오틱스, 신바이오틱스 등 미생물의 상태 또는 미생물의 부산물의 형태에 따라 구분

* 출처 : 세계보건기구代머), 국제식량농업기구(FAO), 2001

□ 마이크로바이옴 연구 동향
ㅇ 2005년 PNAS에 유전적으로 비만 마우스와 정상 마우스의 장내 미생물 군집을 비교하였을 때 비만인 마우스의 장내에는 퍼미큐테스(Firmicutes)에 해당하는 박테리아에 비율이 확연히 높아지고 박테로이데테스(Bacteroidetes)에 해당하는 박테리아의 비율이 낮아지는 등 확연한 차이가 날 뿐만 아니라 이들의 대사에 장내 마이크로바이옴이 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표되면서 이를 계기로 장내 마이크로바이옴이 인간의 질병에 어떻게 영향을 미치는지 알아보려는 연구들이 활발히 진행됨
ㅇ 위장관계의 염증성 질환 중 하나인 염증성 장질환(Inflammatory Bowel Disease, IBD)은 HMP에서 질병과 장내 마이크로바이옴과의 연관성을 분석하기 위한 질병 모델로 선택될 정도로 염증성 질환은 가장 활발히 연구가 진행 중인 분야임
ㅇ 크론병(Crohn's disease)과 궤양성대장염(Ulcerative colitis)으로 대표되는 염증성장질환은 발병 기작이 명확히 밝혀지지 않았고 발병 대부분이 유럽과 북아메리카 등 서구 사회이기 때문에 발병에 관여하는 인간 유전자 요소도 서양인들의 유전체 분석을 통해 보고가 되었음
ㅇ 최근 서양인과는 전혀 다른 유전자 타입을 가진 우리나라를 포함한 동남아시아 지역에서도 그 발병 빈도가 증가하고 있어서 깊이 있는 장내 마이크로바이옴에 대한 연구가 필요함

2. 마이크로바이옴 사업성

□ 기술성
ㅇ 2000년대 이후 유전자 서열분석 기술인 ‘차세대 시퀀싱(Next generation sequencing, NGS)’ 기술의 발전에 따라, 미생물의 유전체(Metagenomics) 분석이 가능해지면서 다양한 산업군에 걸쳐 마이크로바이옴 기반의 제품 및 서비스가 개발되고 있음
ㅇ 장내 마이크로바이옴과 염증성 장질환과의 상관관계를 밝히는 연구는 정상인과 환자 간의 장내 마이크로바이옴에 어떤 차이가 나고 병환의 정도 및 약제 처리 유무에 따라 어떤 차이가 나는지 등 다양한 연구 결과와 특정 박테리아가 공생 유해균으로써 작용할 수 있다는 연구 결과가 보고됨
ㅇ 마이크로바이옴의 불균형이 아래와 같이 다양한 질환과 연관되어 있다는 것이 밝혀짐
- 자가면역질환(아토피, 천식, 알레르기, 류마티스 관절염)
- 뇌질환(치매, 우울증, 자폐 스펙트럼 장애, 파킨슨병, 뇌졸중)
- 심혈관질환(동맥경화, 심근경색, 고혈압)
- 간질환(간경화, 간염, 간암, 비알코올성 지방간염)
- 장질환(과민성 대장증후군, 궤양성 대장염, 크론병, 대장암, 설사, 변비)
- 대사질환(제 2형 당뇨, 비만) 등
ㅇ 특히, 장내 마이크로바이옴이 다양한 질환과 연관되어 있음이 밝혀짐에 따라, 질환 진단용 마이크로바이옴 바이오마커를 발굴하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있음
- 현재 마이크로바이옴 분석을 위해 다양한 오믹스(Omics)가 활용되고 있으며, 이의 빅데이터를 분석하기 위해 머신러닝 기반 분석 기술의 개발이 이루어지고 있음

□ 시장성
ㅇ Mordor intelligence에 따르면, 글로벌 인간 마이크로바이옴 시장의 규모는 2021년 599백만 달러였고, 연평균 15.04% 성장하여 2027년에는 1388.42백만 달러에 이를 것으로 전망됨
- 제품별 2025~2028년간 연평균 성장률은 진단 검사(25.1%), 의약품(21.5%), 프리바이오틱스(19.9%), 프로바이오틱스(17.2%), 기타(10.4%) 순일 것으로 예상됨
ㅇ 국내 마이크로바이옴 산업 규모는 2019년 2.9조원에서 연평균 8.7% 성장하여 2030년에 7.3조원 규모에 이를 것으로 전망됨
ㅇ 국내 기업동향

□ 정책성
ㅇ 마이크로바이옴은 질병치료의 새 패러다임으로 급부상*하는 신산업 분야로 세계 주요국(미국, 일본, 중국 등)은 이미 산업육성 정책을 추진 중
- 마이크로바이옴 치료제 세계시장(백만달러) : (`18) 56.3 → (`24) 9,387.5 (출처 : BBC Research)
ㅇ 휴먼 마이크로바이옴에 대한 선진국의 선점 경쟁에 대응하기 위해 임상시료 등 제조 생산 기반구축 및 상용화 기술개발 지원
ㅇ 6개 부처가 참여하는 범부처 인체질환 극복 마이크로바이옴 기술개발 예비타당성 조사사업이 2024년 상반기 중 예타사업을 신청예정
- 장질환 중심에 한정됐던 마이크로바이옴 치료제가 암, 면역질환, 희귀질환 등 대부분 질환 분야로 확산하는 연구가 시작됨
- 새로운 예타사업은 총 5000억원 이내 규모로 기획, 2026년부터 2033년까지 8년간 총 3단계로 추진할 계획임

3. 마이크로바이옴 미래 전망

ㅇ 마이크로바이옴을 이용한 다양한 산업 분야의 새로운 제품 개발, 시장창출 잠재력으로 전 세계적으로 국가 차원의 대규모 투자 및 기업의 관심, 투자가 고조되고 있음

출처 : Global Microbiome Industry(Frost & Sullivan 분석, 2019.4.)

ㅇ 2023년 최초 경구용 마이크로바이옴 치료제인 세리스 테라퓨틱스의 보우스트(SER-109)가 기존 페링 파마슈티컬스의 재발성 클로스트리디움 디피실 감염증(CDI) 치료제 리바이오타 다음으로 FDA 허가 승인이 나면서 마이크로바이옴의 시장성 및 상업화 가능성을 높여주고 있음
ㅇ 마이크로바이옴은 향후 난치병 치료제 개발, 환경개선 등 인간이 안고 있는 난제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있음

창조아고라 박윤석 VP ppuksog@gmail.com 박윤석 VP의 기사 더보기

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