동사는 2000년 10월 6일에 설립되었으며, 체외진단 시장 내 체외 암 조기진단 사업을 영위하고 있음. 2016년 7월에 코넥스 시장에 상장됨.
새로운 고성능 암 조기진단용 바이오마커 및 암 조기진단 제품 개발을 통한 의료서비스 제공을 주력사업으로 추진하고 있음.
자진단 제품인 EarlyTectTM-GI SDC2를 개발하고, 국내 최초로 한국식품의약품안전처로부터 품목허가를 받았음.
연구개발
Science
㈜지노믹트리는
특허기반 독창적 암 조기진단용 신규 고성능 DNA 메틸화(Methylation) 바이오마커
바이오마커를 체액에서 고감도로 측정하기 위한 선택적 증폭기술(LTE-qMSP: Linear Target Enrichment-Quantitative Methylation-Specific Real Time PCR)
잠재력이 높은 신규 DNA 메틸화 바이오마커 후보군을 효과적으로 발굴하기 위한 발굴엔진(Methyl-Discovery)
들을 독자적으로 개발, 보유하고 있으며, 이를 이용하여 혁신적인 다양한 암 조기진단 제품인 EarlyTect® 제품들을 개발하고 있습니다.
DNA Methylation (DNA 메틸화)
DNA에 발생하는 후성유전적 변이(epigenetic alteration)로서 부모로부터 물려받은 염기서열의 변화 없이, 다른 생화학적 변화에 의해 유전자 발현에 영향을 미치는 것을 말합니다. DNA 메틸화는 가장 대표적인 후성유전학적 변이중의 하나로서 DNA 염기 중 특정 CpG 부위에 존재하는 싸이토신(Cytosine)에 메틸기(CH3)가 붙는 현상입니다. DNA 메틸화가 유전자 발현을 조절하는 영역(프로모터)에 일어나면 유전자발현이 억제됩니다. 따라서 암 억제유전자의 프로모터 부위가 메틸화가 되면, 이 유전자의 발현이 차단되어, 암이 발생한다고 과학적으로 잘 알려져 있습니다. 비정상적인 DNA 메틸화 현상(Epimutation)은 유전적변이(genetic alteration)와는 달리, 암 발생 초기나 전암단계의 세포에서도 감지됩니다. 또한 메틸화는 암 특이성이 높고, 단백질이나 RNA에 비해 구조적으로 안정하고, DNA상에 일어나므로 PCR 증폭이 가능한 장점을 가지고 있습니다. 따라서 DNA 메틸화는 최상의 암 조기진단 바이오마커로 인식되고 있습니다.
Biomarker
암 조기진단을 위한 암 바이오마커는 체액 등에서 잘 검출되어야 하며, 정상에서는 나타나지 않는, 암 특이적이면서도 발생 초기부터 암 전단계에 걸쳐 검출되어야 합니다. 또한 체액속에서는 바이오마커가 극미량으로 존재하기 때문에, 최적화된 바이오마커 측정기법으로 측정가능해야 합니다. 당 사가 발굴하여 암 조기진단 제품에 적용된 DNA 메틸화 바이오마커는 이러한 조건들을 만족하는 최상의 바이오 마커들입니다.
비정상적인 DNA 메틸화 현상은 암 발생의 초기뿐 아니라 심지어는 전암 단계에 놓여있는 세포에서도 감지되기도 합니다. 그리고 특정 암을 지닌 암환자 대부분에서 동일한 위치에서 비정상적인 메틸화 현상을 볼 수 있기 때문에 높은 민감도를 지닌 암 조기진단용 바이오마커의 소스로서 최적의 대상으로 여겨지고 있습니다.
Technology
Methyl-Discovery (메틸화 바이오마커 발굴 엔진)
특정한 암을 높은 정확도로 진단할 수 있는 새로운 고성능 DNA 메틸화 바이오 마커 후보군을 발굴 할 수 있는 기술입니다.
이 발굴엔진은 자체 개발한 Methyl-DNA Capture™, i-MAGIC 시스템 및 Microarray 및 Next Generation Sequencing 기술이 접목된 플랫폼 기술이며,
특정 암의 조기진단을 위한 잠재력이 높은 DNA 메틸화 바이오마커후보를 효과적으로 발굴할 수 있습니다.
Linear Target Enrichment (LTE)-Quantitative Methylation-Specific PCR (qMSP) (메틸화 바이오마커 고감도 측정 기술)
암 발생 초기단계에서는, 체액 등에 존재하는 암 세포 유래의 메틸화 DNA 바이오마커는 매우 극미량이며, 대부분 정상 세포 유래 DNA입니다. 성공적인 암 조기진단을 위해서는 극미량으로 존재하는 바이오마커만을 선택적으로 높은 민감도로 정확하게 측정하는 기술이 필요합니다. Linear Target Enrichment qMSP 기술은 이러한 요구를 만족시키는 DNA 메틸화 바이오마커 고감도 정밀 측정 기술 입니다.
Pipeline
지노믹트리는 당사가 보유한 핵심기술을 기반으로 암 조기진단을 위한 새로운 혁신을 이루기 위해 노력하고 있습니다.
세계 최고의 신규 암 바이오마커 발굴 엔진 및 고감도 정밀 측정기술을 적용하여 다른 암들을 조기 진단 하기 위한 제품 개발 파이프라인을 운영하고 있습니다. 이미 방광암, 폐암 조기진단 제품은 암 특이적 DNA 메틸화 바이오마커를 발굴하여 상용화가 진행되고 있습니다. 신규 제품으로 간암과 위암 진단을 위한 파이프라인이 운영되고 있습니다. 또한 새로운 다중 동시 진단 기술을 적용한 암 동반진단 제품도 개발하고 있습니다.
정밀의학(Precision Medicine)은 각 환자 별로 유전자, 환경, 라이프스타일에 따른 차이점을 정확하게 인식하고 이를 기반으로 질병의 예방, 진단, 치료를 수행하는 가장 진보된 방식의 의료서비스를 지향하고 있습니다. 이 가운데 유전자 및 유전체에 대한 분석은 특정 질병에 대한 위험 예측과 함께 암을 포함한 다양한 질병의 진단과 치료에 대한 핵심적인 정보를 제공합니다. 마크로젠 정밀의학센터는 모든 환자를 대상으로 유전체 정보 분석에 특화된 다양한 연구를 통해 정밀의학의 실현을 주도적으로 이끌어나가고자 합니다.
정밀의학의 대표적인 예로서 항암 약물에 대한 동반진단(Companion Diagnostics)을 들 수 있습니다. 환자마다 약물에 대한 효능과 부작용이 다른 것은 각 개인의 약물 반응을 결정하는 유전체 정보가 다르기 때문이며 특히 암의 경우 특정 유전자들의 돌연변이 존재 여부가 특정 항암제에 대한 반응을 결정한다는 사실이 보편적으로 알려져 있습니다. 이러한 사실에 기반하여 최근 동반진단 유전체 검사가 임상 현장에 빠르게 적용되고 있습니다.
마크로젠 정밀의학센터는 서울대유전체의학연구소와 공동으로 폐암 환자로부터 KIF5B-RET 융합유전자를 발굴하여 2012년 Genome Research의 표지 논문으로 발표한 바 있습니다.
이는 RET kinase의 저해제(inhibitor)를 개발하여 비소페포성 폐암의 맞춤형 치료제 개발을 가능케 할 것으로 기대되며 향후에도 지속적인 연구개발을 통해 신규 바이오마커(Biomarker)를 개발하고 이를 활용한 정밀의학의 실현을 앞당길 것입니다.
이를 위하여 정밀의학센터는 차세대 염기서열분석법(NGS, Next Generation Sequencing) 기반의 항암 동반진단 시스템 개발, circulating tumor DNA 분석, circulating tumor cell 분석 등의 연구에 박차를 가하고 있으며 이를 통해 보다 정확하고 신속한 정밀의학 검사서비스를 개발하여 임상 현장에 제공할 예정입니다.
정밀의학센터 설립
마크로젠은 정밀의학 연구의 활성화를 위하여 2016년 분당 서울대학교병원 헬스케어 혁신파크(Healthcare Innovation Park)에 정밀의학센터를 설립하였으며, 이를 통해 국내외 최고 수준의 의료진 및 연구진과의 파트너십을 강화하여 정밀의료 관련 연구를 활성화할 예정입니다. 정밀의학센터는 빠르게 현실화되고 있는 맞춤의료에 필요한 첨단의 분석 기술과 병원과의 임상연구 체계를 활용하여 환자에게 필요한 맞춤의학 서비스 개발과 기초 연구에 전념하고 있습니다.
CAP 및 CLIA 인증
마크로젠 정밀의학센터는 국제적 수준의 품질관리시스템에 의거하여 가장 신뢰할 만한 임상 유전체 분석 서비스를 제공하기 위해 미국의 CAP(College of American Pathologists Laboratory Accreditation, 미국병리학회)와 CLIA(Clinical Laboratory Improvement Amendments, 미국실험실표준인증)를 모두 획득했으며 인증에 필요한 엄격하고 체계적인 분석품질관리 체계를 구축하였습니다.
게놈연구소
유전체 연구개발을 통한 생명공학 분야의 선구자 - 게놈연구소
마크로젠 게놈연구소는 당사의 핵심기술인 유전체 분석의 연구개발에 주력해 왔습니다. 마크로젠 설립초기에는 국내 최초로 미생물 유전체 분석(자이모모나스 모빌리스)에 성공하여 그 연구결과를 2005년 Nature Biotechnology에 발표하였습니다. 해당 연구결과는 국내 최초로 생물의 유전체 분석기술을 확립한 계기가 되었을 뿐만 아니라 알코올 생산 균주로서 자이모모나스 모빌리스의 활용에 대한 분자생물학적 지도를 완성한 것에 의의가 있습니다.
창립초기에 구축한 유전체 분석기술을 바탕으로 마크로젠의 게놈연구소는 한국인 유전체를 이용하여 세계에서 다섯 번째의 인간게놈 전체서열분석에 성공하였으며 해당결과는 2009년 Nature에 발표되어 국내외에 큰 반향을 일으켰습니다. 이러한 연구개발을 통해 확립한 대규모 염기서열분석기술 및 Bioinformatics 기술은 발전을 거듭하여 2010년 아시아인을 대상으로 한 Copy number variant 분석 (Nature Genetics), 2011년 다수의 한국인을 대상으로 한 Genome 분석, Transcriptome 분석 (Nature Genetics) 등의 성공적인 결과로 이어졌습니다.
2013년에는 서울대 유전체의학연구소와 함께 몽골계를 포함한 북방아시안 게놈프로젝트를 추진하여 1,000여명 이상의 게놈분석을 완료하였고 이어서 2015년에는 아시아인 1만 명 게놈분석 프로젝트를 확대하여 10만명 이상의 아시아인 게놈분석을 목표로 하는 아시아인 게놈분석 프로젝트를 발표하였습니다. 또한 2016년부터는 GenomeAsia 100K 프로젝트(www.genomeasia100k.com)에 참여하여 Founding partner의 일원으로서 해당 프로젝트를 주도해 갈 예정입니다.
마크로젠 게놈연구소와 생명정보연구소는 2016년 서울대 유전체의학 연구소와 공동으로 현재까지 가장 완벽한 인간 유전체 염기서열로 평가 받는 한국인 게놈 염기서열을 Nature에 발표했습니다. AK1으로 명명된 이 한국인 염기서열은 마크로젠의 최첨단 유전체 분석기술을 활용하여 조합되었으며 현재 인간 표준염기서열에 존재하는 많은 수의 공백을 메우는데 성공하였습니다. 또한 한국인 특이적인 유전적 변이들을 다수 발굴해 내는데 성공함으로써 마크로젠 게놈연구소의 선도적인 역량을 확인시켜 주었습니다.
이러한 대규모 유전체 프로젝트를 통해 확립된 차세대 염기서열분석기술 (NGS, Next Generation Sequencing), BAC 클론 (Bacterial Artificial Chromosome) 기술, 유전체분석 Bioinformatics 기술들은 현재 마크로젠의 주요 사업분야인 NGS, CES, Biochip 분석서비스 등에 폭 넓게 사용되어 마크로젠의 핵심 경쟁력으로 손꼽히고 있습니다.
향후 마크로젠 게놈연구소는 대규모 유전체분석을 통해 얻어진 아시아인의 유전적 변이 DB를 활용하여 아시아인과 한국인을 대상으로 하는 정밀의학(Precision Medicine)의 실현에도 기여할 예정입니다. 이를 위해 마크로젠 부설의 맞춤의학 연구소 및 정밀의학 센터에서 진행되는 임상연구 기반조성에도 적극 참여하여 암과 관련한 동반진단 시스템 개발 등에 기여하고 있으며 미래 정밀의학의 일환으로 환자 개인별 맞춤형 재생의학의 주 분야가 될 줄기세포연구에도 박차를 가하고 있습니다.
연구성과 및 현황
자이모모나스 모빌리스 바이오리파이너리 프로젝트
자이모모나스 모빌리스는 알코올 생산 박테리아로써 현재까지 밝혀진 미생물 중 가장 높은 알코올 생산효율과 생산성을 지니고 있기 때문에 지난 수십 년 간 대체에너지 분야에서 다각적인 연구가 진행되어 왔습니다. 당사는 유전체 지도작성연구로 시작된 자이모모나스 전체 염기서열분석을 2000년 국내 최초로 완료하였고 그 결과를 미국 NCBI, GenBank에 등록하였습니다. 그 후 자이모모나스 Microarray 개발 및 유전체 분석연구를 통해 유용 에탄올 생산 유전자 발굴, 수퍼알코올 박테리아 자이모모나스 개발에 성공하였으며 관련 연구결과를 2005년 Nature Biotechnology에 발표하였습니다.
또한 지속적인 후속연구를 통해 국내외 특허를 획득하였으며 공동연구를 통해 전분계 발효 원료물질인 카사바를 이용한 당사 개발균주의 에탄올 상용화 가능성 및 에탄올 대량생산 가능성을 확인하였습니다. 현재는 이와 같은 연구성과를 바탕으로 연료용 에탄올뿐만 아니라 유기산(Organic Acid; 숙신산, 말산, 젖산 등) 발효생산을 위한 생물소재의 산업바이오(White Biotechnology) 분야로 연구개발을 확대하여 다음과 같은 프로젝트를 진행 중에 있습니다.
- 전분질계 에탄올 및 유기산 생산 수율 향상 균주 개발 및 생산 공정 개발 - 바이오매스 유래 목질계 에탄올 및 유기산 생산성 향상 균주 개발 - 대사회로 조작 기술을 이용한 유용 생물소재 유기산 생산 균주 및 공정 개발
Whole Genome of Zymomonas mobilis ZM4(Nature Biotechnology, Jan. 2005)
- 미생물 유전체(Zymomonas) 세계 8번째 해독 (2000년 8월)
- Nature Biotechnology 논문 발표(2005년 1월)
한국인유전체 프로젝트
2011년 2월, 인간 유전체 프로젝트 10주년 기념 네이쳐 특집호
2001. 07한국인(AK1) BAC 클론 지도 완성
2007. 10K1 유전체 서열분석 시작
2008. 09AK1 유전체 서열분석 완료 (30X)
2008. 11AK1 유전체 분석 결과 제 3회 코리아헬스포럼 심포지엄 기조강연
2009. 01Nature publishing group 주최 ‘Miami Winter Symposium’ 초청강연
2009. 07Nature 논문 게재 한국인 개인 유전체 전장서열 분석 결과를 Nature에 게재 현재까지 가장 정확한 유전체 지도 완성
한국인유전체 BAC clone 프로젝트
유전체연구의 선두주자 마크로젠은 한국인 유전자지도 초안을 완성했습니다. ‘한국인 BAC클론 지도 (Korean BAC Clone Map)’로 명명된 유전체지도는 한국인의 DNA를 잘게 잘라 약 10만개로 조각을 낸 뒤 모든 조각 끝 부분의 500개 염기서열을 확인하고 여기에 생명정보학(Bioinformatics) 기술을 이용하여 HGP의 유전체지도에 비교하는 방식으로 이뤄졌습니다.
이번 유전자지도 초안 완성으로 평균 11만개의 염기로 구성된 BAC클론을 대부분 확보할 수 있게 되었으며 질병관련 유전자 데이터베이스를 활용하여 목표 질병 유전자를 정확하게 선정함으로써 질병진단 및 치료를 위한 유전자별 기능을 연구할 수 있는 기반을 구축하였습니다. 또한 한국인 유전체지도 및 확보한 BAC클론 4,000개를 이용하여 1Mb 해상도로 염색체의 양적, 구조적 이상징후 (microdeletion, subtelomere, telomere)를 진단할 수 있는 ‘MacArray Karyo 4000’을 개발하였고, 주요 발암 유전자를 진단할 수 있는 FISH (Fluorescence in situ hybridization) probe 개발을 완료하였습니다.
아시안 게놈 프로젝트
- 아시안게놈센터 설립(2009년 6월, 서울의대 유전체의학연구소 內) - 한국인을 포함한 Asian인 1000명의 개인 유전체 분석 프로젝트 - SNP, CNV, 질병관련 유전자 발굴 등 유전정보 컨텐츠의 조기확보 및 자원화 - 개인별 유전체의 서열 및 구조적 다양성에 기반한 맞춤 진단 및 맞춤 의약품 개발을 위한 마커로 활용
지놈아시아 100K 이니셔티브 프로젝트
Genome Asia 100K 프로젝트는 아시아인에 특화된 정밀의학을 실현하기 위해 아시아인 대상의 의학연구를 진행함으로써 약 10만 명의 아시아인 게놈을 분석하는 것을 목표로 하고 있습니다. 아시아가 전 세계 인구의 40% 이상을 차지하지만 현재 인간표준염기서열에는 잘 반영되어 있지 않다는 점에서 이번 프로젝트는 아시아인에 특화된 정밀의학을 실현하는데 실질적인 기반을 제공할 것입니다. 마크로젠은 Genome Asia 100K 프로젝트를 기획하는 단계에서 설립멤버 중 하나로 참여하여 그간 축적된 유전체 분석기술을 활용한 주도적인 역할을 담당할 것입니다. 이를 통해 향후 아시아인을 대상으로 하는 유전체 분석기반의 질병진단과 예방치료에 기여하고자 합니다.
AK1 한국인 표준유전체 프로젝트
마크로젠 부설 게놈연구소는 서울대학교 의과대학 유전체의학연구소와 공동으로 AK1으로 명명된 한국인 유전체 염기서열을 단일분자 실시간 염기서열분석(Single-molecule real-time sequencing), 반수체 연결분석(Haplotype phasing), NGS mapping, BAC(Bacterial Artificial Chromosome) 클론분석 등의 기법을 총동원하여 조합해냄으로써 현재까지 만들어진 인간유전체 염기서열 중 가장 완전하고 연속적인 조합(Genome assembly)을 도출해 내는데 성공했다는 평가를 받고 있습니다.
미래재생의학을 위한 줄기세포연구
줄기세포는 미래 재생의학에 중요한 분야가 될 것입니다. 마크로젠은 세포응용연구사업단의 연구 과제로 ‘줄기세포분화 네트워크 데이터 마이닝 시스템’ 연구를 진행한 바 있으며 마크로젠이 축적한 유전체 분석기술을 활용하여 세포분화에 관련된 중요 유전자를 탐색하고 있습니다. 당사는 이를 바탕으로 재생의학을 앞당길 수 있는 다음과 같은 기초연구들을 진행하고 있습니다.
- 줄기세포의 안전성 및 유효성 검사 기준 및 방법 개발연구
- 분화 물질 탐색을 위한 모니터링 세포주 개발연구
- 세포치료제 개발연구
생명정보학연구소
유전체 정보를 기반으로 생명의 비밀을 밝혀내는 생명정보학연구소
(Bioinformatics Institute)
유전 정보의 보존 및 발현은 생명 현상의 근본을 이루는 중요한 과정입니다. 이러한 생명 현상을 이론적으로 해석해 보고자 하는 시도는 오랜 역사를 통해 이어져왔으며 이를 통해 다양한 유전정보가 축적됨에 따라 생명정보학이라는 하나의 분야가 본격적으로 형성되었습니다. 생명정보학은 생물학적 데이터를 해석하는 여러 분야에서 활용되고 있지만 유전체 정보의 분석을 핵심으로 점차 발전해 나가고 있습니다.
특히 차세대 염기서열분석기술(Next Generation Sequencing technologies)의 등장과 함께 대량의 데이터를 효율적으로 분석하기 위한 다양한 정보기술(Information Technology)의 활용이 필수불가결한 요소가 되었습니다. 차세대 염기서열분석기술과 생명정보학의 발전은 환자 개인별 유전적 배경 및 라이프스타일에 따른 차이점을 기반으로 하여 질병의 예방, 진단, 치료를 진행하는 맟춤의학(personalized medicine)의 가능성을 열었습니다.
마크로젠 생명정보학연구소는 다양한 생물 종의 유전체 관련 정보를 가공하고 해석하는 핵심 기술들을 보유하고 있으며 해당 기술을 기반으로 국내외 주요 리서치 기관의 연구진들과 공동연구를 진행 중입니다. 2016년에는 게놈연구소 및 서울대유전체의학연구소와 함께 서양인 중심의 인간 표준 게놈을 제외하고 현재까지 가장 완벽한 인간 게놈 염기서열로 평가받는 한국인 게놈 염기서열(AK1)을 Nature에 발표함으로써 마크로젠 연구소의 선도적인 역량을 확인시켜 주었습니다. 이는 마크로젠의 첨단 유전체 분석 기술과 고급 생명정보학기술, 대량의 서버수용력 등을 기반으로 신생조합(de novo assembly)이 이루어졌으며 현재 인간 표준 게놈 서열에 존재하는 다수의 Gap을 성공적으로 메울 수 있었습니다.
또한 수천 개의 아시아인 특이적인 유전적 구조 변이들을 발굴하고 최종적으로 phased genome을 구성함으로써 human diploid genome에 대한 이해를 증진시킨 것으로 평가받고 있습니다. 생명정보학 연구소는 그간에 축적된 연구개발 경험을 바탕으로 알고리즘의 개발을 포함한 유전체 분석 분야에서 다양한 연구를 진행해 나갈 것입니다.
