바이오 미래유망기술 중 하나인 유전자 가위기술은 유전질환 뿐만 아니라, 암, 감염증, 대사이상 질환, 자가면역 질환에도 효과적인 치료법을 제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

유전자 가위기술은 1세대 징크핑거(ZFN), 2세대 탈렌(TALEN)을 거쳐 3세대 크리스퍼(CRISPR/Cas9)로 발전해왔다. 현재 미국 중국이 유전자 가위기술 선도그룹을 형성하고 있으며, 국내에서도 툴젠 엠젠플러스 등 벤처기업이 적극적으로 개발에 나서고 있다.

식약처는 ‘유전자 가위기술 연구개발 동향 보고서’를 통해 연평균 64.7%의 성장률을 기록하고 있는 유전자 가위기술 기반 시장은 그 성장속도가 폭발적일 것으로 전망된다고 밝혔다.

우리나라의 경우 유전자가위를 이용한 연구는 학술 연구 위주로 활발히 진행되어 왔으나 이를 이용한 치료제 개발은 뒤쳐져 있는 실정이어서 국내 산학연이 유기적인 협력을 통해 적극적으로 치료기술 개발에 나서야 한다는 지적이다.

기반시장 성장속도 폭발적

Market and Market사의 시장 분석 보고서에 의하면 유전자 가위기술의 생명 공학 및 제약 응용분야의 전체 세계 시장은 2014년 18억4500만달러에서 2019년 35억1400만달러로 그 규모가 연평균 13.75%의 성장률을 보일 것으로 예상되고 있다.

이전 세대보다 정교하고 효율적이라 평가되는 3세대 유전자 가위기술인 CRISPR/Cas9 에 대해 다국적 제약사들의 대규모 연구 투자가 집중되고 있다. 특히, 3세대 유전자 가위기술 시장은 글로벌 제약 회사가 벤처 기업에 투자하는 형태로도 형성되고 있다.

국내에서는 바이오벤쳐회사인 툴젠이 유전자 가위기술에 대한 다수의 특허를 보유하고, 제3세대 유전자 가위기술인 aRGEN (CRISPR/Cas9 Ribonucleoprotein)를 이용해 혈우병 치료제 등에 대한 연구개발을 진행하고 있다.

또 다른 국내 회사인 엠젠플러스는 돼지의 발암억제 유전자 중 하나인 RUNX3를 CRISPR 기법으로 제거한 복제돼지 4 마리를 생산해 향후 본 복제돼지 체내에서 암이 유발되는지를  규명할 예정이다. 

엠젠플러스는 동물 모델에의 형질전환 및 장기이식을 중점으로 연구해온 회사로 향후 유전자 가위기술을 이용하여 동물-인간 간 장기이식이 가능하도록 연구를 진행 중인 것으로 알려졌다.

특허출원, 하버드대, MIT, UC버클리 순

3세대 크리스퍼 기술에 대한 특허 출원 현황을 살펴보면 교육기관으로는 하버드대, MIT, UC버클리 순으로 특허출원 비율이 높았으며 산업체의 경우 Community Health System, Cellectis, Agilent Tech 등에서 활발한 출원을 하고 있는 것으로 나타났다.

크리스퍼 유전자 가위기술 관련 발명 특허는 미국에서 가장 많이 출원했고 그 다음으로 중국, 유럽 순이었으며 우리나라의 경우 2014년에 6개 특허가 출원됐다. 독일, 프랑스, 호주 등에서 1~3개, 일본이 7개, 덴마크가 5개의 특허를 보유하고 것과 비교해 볼 때, 이들 유전자 가위기술에 대해서는 선도그룹을 형성하는 미국, 중국을 제외하고는 국내 관련 원천기술 연구개발 수준이 중간 수준인 것으로 보여진다고 이 보고서는 밝혔다.

논문 검색엔진인 Pubmed(‘16.11월 기준)를 통해 확인된 유전자 가위기술을 활용한 치료제 비임상연구(84건)는 국가별로 미국이 52%(44건)로 가장 많았고 중국(20%, 17건), 한국(6%, 5건), 독일(5%, 4건) 순이었다. 질환별로는 감염질환(32%, 27건), 혈액질환(18%, 15건), 유전질환(17%, 14건) 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

임상연구는 미국 9건(53%), 중국 5건(29%), 영국 3건(18%) 순으로 많았으며, 질환별로는 종양관련 7건(41%), 감염질환 6건(35%) 유전질환 2건(12%) 순으로 연구가 이루어지고 있는 것으로 나타났다.

----------------------------------------------------------------------------

크리스퍼 유전자 가위 기술 특허분쟁 가시화

원천기술 특허 모두 인정 상업화 비용 증가 초래 우려

크리스퍼 유전자 가위기술을 둘러싼 특허 분쟁이 가시화되며 상업화 비용 증가를 초래할 것이란 우려가 나오고 있다.

생명공학정책연구센터는 '크리스퍼 유전자 가위기술 특허 분쟁' 보고서를 통해 캘리포니아대학(UC버클리)에서 제기한 미국 내 특허권 무효화 소송에서 2017년 2월 브로드연구소가 승소한 이후, 유럽특허청이 캘리포니아대학의 특허권을 승인함에 따라 향후 특허분쟁은 더욱 복잡해질 전망이라고 밝혔다.

크리스퍼 유전자 가위기술 관련 최초 특허는 2012년 5월 캘리포니아대학 제니퍼 다우드나 교수 연구팀이 크리스퍼 유전자 가위기술로 바이러스 DNA의 특정 부분을 편집하는 데 성공한 것이다.

2012년 12월에는 브로드연구소(하버드・MIT 공동연구소)가 크리스퍼 유전자 가위기술을 인간이나 쥐와 같은 포유류에서 적용할 수 있음을 입증하고 특허를 출원했고, 2014년 4월 우선심사제도를 이용해 미국 특허권을 취득했다.

이에 UC버클리는 브로드연구소를 상대로 미국특허청 심판위원회에 저촉심사를 신청했으나 미국특허청은 브로드연구소의 특허권은 유효하다고 판결했다.

UC버클리는 특허심판원의 결정에 불복하고, 연방항소법원에 항소함에 따라 법적 다툼은 지속될 전망이다. UC버클리는 판결 직후 성명서를 통해 "우리의 특허권은 3세대 유전자 가위가 세포의 종류에 상관없이 하나의 세포에서 사용되는 과정을 담고 있다"고 주장했다.

UC버클리 측은 중국과 일본 등에서도 특허권 확보의지를 밝혀 크리스퍼 유전자 가위기술 특허 전쟁은 전세계로 확산될 것으로 예상된다.

이같은 상황에서 2017년 3월 유럽특허청은 UC버클리의 제니퍼 다우드나 교수, 공동 연구자 임마누엘 샤펜티어 등이 낸 크리스퍼 유전자 가위기술 특허를 승인했다.

이 보고서는 크리스퍼 유전자가위 기술을 둘러싼 특허 판결이 이를 이용할 바이오기업의 불확실성과 상업화 비용 증가를 초래할 것으로 우려되고 있다고 밝혔다.

브로드연구소와 UC버클리의 특허가 모두 특허권을 인정받아 유지되는 상황으로 전개되고 있기 때문이다. 진핵세포에서 크리스퍼 유전자 가위기술을 사용할 경우, 양쪽에 모두 특허료를 지불해야하는 상황이 발생할 수 있어 이로 인한 상업화 비용이 증가할 수 있다는 것이다.

한편 2012년 10월 국내 바이오벤처인 툴젠은 브로드연구소 보다 앞서 동물 세포에 크리스퍼 유전자 가위기술을 적용하는 특허를 출원했다.

이 보고서는 브로드연구소 보다 먼저 출원한 툴젠이 선출원주의 국가에서의 특허권 분쟁에서 유리한 위치를 확보할 수 있다고 분석했다.