세상에 없던 기술이 탄생했다. KAIST 나노과학기술대학원/의과학대학원 김필한 교수 연구팀이 개발한 ‘초고속 생체현미경(IVM : IntraVital Microscopy) 기술’이다. 마이크로스코피 스케일의 생체 내부 영상 정보를 제공하는 이 기술은 미래 바이오 헬스 산업의 획기적인 성장을 예견한다. MRI, CT와 같은 기존의 생체영상 기술로는 불가능했던 장기 내부의 세포 구별, 세포의 다이내믹한 움직임을 3차원 영상으로 볼 수 있게 되었다. 인간의 수명 연장으로 100세 시대가 도래하면서 단순히 오래 사는(living longer) 것보다는 건강하게 잘 사는(living well) 것이 중요해졌다. 그런 의미에서 이 기술은 인류의 삶의 질에 지대한 역할을 할 것이다.

“대부분의 연구자들은 본인의 연구․기술이 사회에 도움이 되길 바랍니다. 저 또한 그 목표를 이루기 위해 창업이라는 새로운 도전을 선택했습니다. 초고속 레이저 생체현미경 기술을 관련 연구자들이 보편적으로 쓸 수 있도록 노력하고자 합니다.”

• 생체 영상 기술의 핵심 플랫폼

기존의 생체영상 획득 기술로 대표적인 것은 X-ray, MRI, CT 등이다. 이는 대체로 생체 안에 있는 장기와 조직의 구조를 보는 것이지 이를 구성하는 세포 하나하나를 구분하여 관찰하지 못한다. 우리 몸 안의 조직 일부를 밖으로 꺼내서 현미경으로 관찰하는 조직검사는 개별 세포를 구분할 수 있는 있지만 살아있는 생체 내부 세포의 정보를 주지 못한다. 서로 다른 세포가 주변 환경과 어떻게 상호작용 하는가, 생리적인 기능과 어떻게 연관돼 있는가와 같이 다이내믹한 정보를 얻을 수 없는 것이다.

“저희는 이것을 축구경기로 비유합니다. 축구경기는 대략 2시간 정도 진행되지요. 이 과정에서 조직검사는 경기가 끝난 후 결과만 얻게 돼요. 선수들이 어떤 움직임, 어떤 내용으로 승패가 갈린 것인지 알 수 없죠. 하지만 초고속 레이저 생체현미경 기술은 다릅니다. 경기 과정을 속속들이 알아낼 수 있어요. 기존 기술로는 놓칠 수밖에 없었던 수많은 세포의 상호작용을 볼 수 있습니다. 정보를 실시간으로 영상화해서 다양한 인간질환이 생체 내에서 어떻게 발생하고 진행하고 변하는가에 대한 것도 알 수 있습니다. 인간질환 연구 및 효과적인 치료법․치료제 개발에 새로운 기회를 제공합니다. 이 기술을 활용하면 치료법․치료제 개발 과정이 훨씬 가속화되고 신뢰성이나 정밀도를 높여줄 것입니다.”

김필한 교수는 이 기술의 활용과 가치가 앞으로 폭발적으로 늘어날 것이라고 예측한다. 따라서 해당 기술과 장비의 안정적인 보급을 위해서 아이빔테크놀로지(주)를 세웠다. 이 장비를 편리하고 유용하게 사용할 수 있도록 설계하고 보급해 연구계/의료계에서 활발하게 사용하길 바라는 것이다.

• 최첨단 연구장비를 넘어 최첨단 의료기기로의 도약

세상에 없던 기술, 장비가 탄생했지만 광학현미경으로 살아있는 생체를 보겠다는 아이디어는 예전부터 있었다. 하지만 기존의 기술로는 어려움이 많았다. 기존의 광학현미경은 생체를 이미징할 수 있게 개발된 것이 아니기 때문이다. 이 아이디어를 기존의 기술로 실현시키려면 개별 사용자가 기본적인 광학현미경에 생체이미징에 필요한 요소기술들을 하나하나 채워야 한다. 특히 생체 내부의 특정한 세포를 표지할 수 있는 표지기법, 이미지프로세싱기법 등이 필요하다. 이것은 개별적으로 기술적 난이도가 높아서 사용자에게 어려움이 많다.

초고속 레이저 생체현미경은 획기적인 기술력으로 기존 아이디어와 기술의 문제점을 개선했다. “초고속 레이저 생체현미경은 저희가 모두 독자적으로 만든 custom-build라는 것이 차별점입니다. 그래서 아주 flexible하게 만들어져있고, 생체이미징을 잘 획득할 수 있는 최적화된 시스템입니다”

김필한 교수는 현재 3번째 시제품을 개발하고 있으며 이 모델을 2018년 3월에 출시할 예정이다. All-in-One 패키징 시스템을 담아내고자 노력 중이다. 제품 출시가 성공적으로 이루어지면, 세상에 없던 새로운 생체현미경 시스템을 내놓게 된다.

“아이빔테크놀로지의 중기적인 목표는 두 단계입니다. 1단계는 최첨단 연구장비를 만드는 것이고요, 2단계는 질병을 진단할 수 있는 의료기기로 변모하는 것입니다. 1단계는 지난 7년간 연구개발해 충분히 성숙한 단계에서 창업하게 됐습니다. 2단계는 3년 전부터 준비 해왔으며 앞으로 수년 안에 해낼 수 있으리라 생각합니다. 이 기술은 모세혈관 미세순환에 대한 진단에 유용해 심근경색과 같이 위급한 상황을 대처하는 데 도움이 될 것입니다.

 

• 새로운 도전을 가능하게 한 창업원의 지원

김필한 교수와 창업원의 인연은 2016년 초로 거슬러 올라간다. 초고속 레이저 생체현미경에 대한 아이디어 도출과 연구는 순조롭게 진행돼 제품화가 가능한 수준까지 올라왔는데, 제품화를 연구자 개인의 힘으로 하기에는 역부족이었다. 그래서 창업원의 KAIST END RUN Seed Project에 참여해 지원받았다.

“2016년 초에 창업원의 지원으로 최초 시제품을 만들 수 있었던 것, 이것이 창업을 향해 가는데 가장 큰 도움이 됐습니다. 창업이라는 방향설정을 할 수 있었던 계기가 되었어요. 그리고 올해에도 지원을 받았는데요, 서울대 분당병원과 함께 이것을 진단기술로도 쓸 수 있는지에 대한 아이디어 검증을 했습니다. 사실 이런 지원은 일회성으로 끝나는 것이 많은데 Seed Project END RUN 경우에는 사업화 정도에 따라 단계를 나눠 여러 차례 지원 받을 수 있으니까 한 걸음 한 걸음 도약할 수 있는 바탕이 됩니다.”

• 바이오 헬스 산업의 First Mover를 꿈꾼다

의학기술의 발달로 인간의 삶은 훨씬 길어졌다. 하지만 단순히 오래 사는 것은 의미가 없다. 건강하고 오래 사는 것이 중요하다. 그런 의미에서 초고속 레이저 생체현미경 기술개발은 인류의 삶의 질에 지대한 영향을 끼칠 것이다. 기존 바이오제약 산업분야는 단순 합성약물개발이 주였다. 하지만 앞으로는 생체의 미세 구성단위인 세포수준에서 복합적으로 작요작용하는 면역치료제, 세포치료제, 유전자치료제, 항체치료제 등 새로운 개념의 바이오의약품 개발이 이루어질 것이다.

“저는 이 기술을 인류의 복지를 위해 인간질환을 연구하고 치료제를 개발하는 모든 분들이 쓸 수 있게 하는 것이 목표입니다. 생물학과 기초의학을 연구하는 연구실에서 생체 내부의 세포를 관찰하기 위해 손쉽게 이용할 수 있는 장비로 쓰면 좋겠습니다. 이렇게 차근차근 성장해 궁극적으로는 글로벌 레벨의 기업으로 거듭나게 하고자 합니다.”

이 혁신적인 기술의 탄생은 앞으로 바이오 헬스 산업을 큰 변화로 이끌 것이다. 그 안에서 아이빔테크놀로지는 혁신과 도전을 주도하는 First Mover로서 자리매김할 것이다.