혈액 한 방울로 암 읽는다…씨티셀즈, 액체생검 승부수

• 김민석 씨티셀즈 대표
• CTC·종양미세환경 동시 분석, 정밀의료 플랫폼 도전
• 다이이찌산쿄 협업 계기 글로벌 신약개발 접점 확대
• 자율실험실·동반진단 기반으로 2028년 IPO 구상

[데일리팜=황병우 기자]액체생검 시장이 순환종양 DNA(ctDNA)를 중심으로 성장한 가운데 순환종양세포(CTC)를 기반으로 암 진단과 신약개발을 연결하려는 국내 바이오기업이 주목받고 있다.

씨티셀즈는 혈액 속에 극히 적게 존재하는 암세포를 분리하는 기술을 바탕으로 암 정보와 종양미세환경 정보를 동시에 분석하는 정밀의료 플랫폼 기업을 목표로 하고 있다.

데일리팜은 김민석 씨티셀즈 대표를 만나 CTC 기반 액체생검 기술의 차별성과 회사의 중장기 사업 방향을 들어봤다.

김민석 씨티셀즈 대표

논문에 머문 CTC 기술, 정밀의료 플랫폼으로

김민석 대표는 대구경북과학기술원(DGIST) 뉴바이올로지학과 교수로 연구를 이어오다 씨티셀즈를 창업했다. 올해로 창업 8년 차를 맞은 회사는 CTC 기반 액체생검 기술을 중심으로 암 진단, 신약개발, 동반진단 영역을 겨냥하고 있다.

김 대표가 창업을 결심한 배경에는 실험실 기술이 논문으로만 남는 구조에 대한 문제의식이 있었다. 대학 연구실에서 기술 가능성을 확인하더라도 실제 환자에게 쓰이는 의료기술로 이어지려면 사업화가 필요하다는 판단이었다.

씨티셀즈가 선택한 CTC 액체생검은 난도가 높은 영역이다. CTC는 혈액 속을 떠다니는 암세포로, 암의 분자생물학적 특성과 치료 반응을 파악할 수 있는 잠재적 지표로 평가된다. 하지만 혈액 내 존재량이 극히 적고, 암세포마다 크기와 표면마커, 형태가 달라 분리와 분석이 쉽지 않다.

김 대표는 "CTC 액체생검은 글로벌 기관과 기업들이 20~30년간 노력했지만 성공이 쉽지 않았던 영역"이라며 "가능성은 낮지만 성공하면 인류에게 주는 가치가 크다. 이런 주제야말로 스타트업이 해야 한다고 봤다"고 설명했다.

정상세포 제거하는 역발상, CTC 분리 한계 넘는다

씨티셀즈의 핵심은 CTC를 포착하는 방식의 차별화다. 기존 CTC 분리 기술은 크기나 표면마커 등 특정 특성을 기준으로 암세포를 포착하는 방식이 많았다. 그러나 암은 무작위 유전자 변이(random mutation)를 기반으로 매우 다양한 특성을 갖기 때문에 특정 기준에 맞지 않는 암세포는 놓칠 수 있다.

김 대표는 이를 CTC 기술의 구조적 딜레마로 봤다. 크기로 분리하면 작은 CTC가 빠지고, 특정 마커로 분리하면 해당 마커가 발현되지 않은 CTC를 잡기 어렵다는 것이다. 씨티셀즈는 이 한계를 넘기 위해 암세포를 직접 잡기보다 정상 혈구세포를 제거해 CTC를 남기는 음성선택 기반 접근을 택했다.

김 대표는 "암은 무작위 유전자 변이를 기반으로 매우 다양한 특성을 갖기 때문에 어떤 특정 원리로 분리하면 그 원리와 맞지 않는 세포를 놓칠 수밖에 없다"며 "특정 특성으로 분리하기보다 분리하고자 하는 대상의 반대를 제거해 CTC를 고스란히 남기는 역발상으로 접근했다"고 밝혔다.

이를 위해 회사는 'CTCeptor'라는 연속원심분리 기반 미세유체 기술을 활용해 혈액 내 희귀세포(rare cell)를 자동으로 분리하는 장비를 보유하고 있다. 씨티셀즈는 분리 이후 염색과 후단 분석 과정에서 세포 손실을 줄이는 기술도 함께 확보했다.

김 대표는 "CTC는 혈액 속에 극히 드물게 존재하는 세포라 손이 많이 타고 조금의 손실도 결과에 큰 영향을 준다"며 "분리뿐 아니라 후단 분석까지 원천 기술이 복합적으로 갖춰져야 구현할 수 있는 기술"이라고 강조했다.

씨티셀즈는 세계적 CTC 연구자인 클라우스 판텔 교수 연구실과 성능 비교도 진행했다. 김 대표에 따르면 초기 유방암 환자 27명의 임상 샘플에서 기존 대표 장비들이 각각 0명 또는 1명 수준의 검출을 보인 반면, 씨티셀즈 기술은 17명에서 CTC를 검출했다. 해당 연구는 김 대표와 판텔 교수가 공동 교신저자로 참여해 국제학술지 'Analytical Chemistry'에 게재됐다.

CTC 넘어 종양미세환경 분석, 글로벌 신약개발 접점 확대

김민석 씨티셀즈 대표

씨티셀즈의 차별점은 CTC 분석을 넘어 종양미세환경 관련 세포까지 함께 포착할 수 있다는 데 있다. 김 대표는 초기에는 혈액 속 CTC 검출이 목표였지만, 연구 과정에서 암세포도 백혈구도 아닌 세포를 확인했고 이것이 종양미세환경에서 중요한 역할을 하는 암연관 세포라는 점을 파악했다고 설명했다.

김 대표는 "지금까지 액체생검은 혈액에서 암 정보를 얼마나 잘 얻어낼 수 있느냐에 집중했다"며 "하지만 종양미세환경은 암 치료와 암 정보 이해에서 매우 중요한 영역인데, 실시간으로 이를 확인할 방법은 제한적이었다"고 말했다.

그는 CTC와 종양미세환경 정보를 함께 확보할 경우 환자의 암 상태와 치료 반응, 약물 처방 전략을 보다 정밀하게 파악할 수 있다고 봤다. 신약개발 과정에서도 항암제가 종양과 주변 미세환경에 어떤 변화를 일으키는지 분석하는 도구로 활용될 수 있다는 설명이다.

씨티셀즈는 기술 신뢰도를 높이기 위해 글로벌 제약사와의 협업을 확대하고 있다. 회사는 최근 일본 다이이찌산쿄와 CTC 기반 단백질 발현 연구용역 계약을 체결했다. 글로벌 제약사의 신약 연구 과정에서 씨티셀즈 플랫폼이 활용되는 사례라는 점에서 의미가 있다.

김 대표는 "먼저 CTC 분석법에 대한 신뢰도를 높이는 것이 중요하다"며 "그 신뢰도를 높이는 가장 좋은 방법은 글로벌 제약사와 협업하고 공동 연구를 하는 것"이라고 말했다.

씨티셀즈는 미국과 일본을 중심으로 사업화를 추진하고 있다. 미국에서는 샌프란시스코 지역 바이오텍과 분석 서비스 협업을 논의 중이며, 일본에서는 다이이찌산쿄 외에도 국립암센터 장비 도입과 CRO 기업 협업을 통해 스크리닝·임상시험 분석 서비스 시장을 개척하겠다는 구상이다.

국내에서는 올해 말 또는 내년부터 건강검진, 암 요양병원 등에서 활용할 수 있는 방안을 준비하고 있다. 다만 김 대표는 "국내에서도 신기술 도입과 활성화를 위해 조금 더 유연한 환경이 마련됐으면 한다"고 말했다.

자율실험실로 재현성 높이고 동반진단 확장까지 겨냥

씨티셀즈는 CTC 분석의 재현성과 글로벌 확장성을 높이기 위해 자율실험실 구축을 추진하고 있다. 자동화 장비를 활용하더라도 운용자 숙련도에 따라 결과 편차가 생길 수 있는 만큼, 인공지능(AI)과 피지컬 AI(Physical AI)를 결합해 사람의 개입을 줄이고 실험 실행과 결과 분석을 표준화하겠다는 구상이다.

김 대표는 "자동화를 어느 정도 했지만 여전히 장비를 돌리는 오퍼레이터에 따른 변이가 생긴다"며 "이를 근본적으로 해결하기 위해 인간의 개입 없이 결과를 얻는 자율실험실 기술 개발에 착수했다"고 설명했다.

씨티셀즈는 당분간 CTC 분석 플랫폼에 집중하면서도 장기적으로는 치료제 개발 기술과의 연결을 구상하고 있다. 회사는 이중항체 플랫폼 'RACE'를 확보하고 있으며, CTC 데이터가 축적되면 신규 바이오마커 발굴과 치료제 플랫폼 확장으로 이어질 수 있다는 판단이다.

회사는 글로벌 제약사와의 가시적 계약 성과를 바탕으로 2028년 IPO 추진도 구상하고 있다. 김 대표는 "해외에서 충분히 경쟁력을 인정받는 대한민국 액체생검 기업이 되고 싶다"며 "일본과 미국에서 적극적으로 비즈니스를 수행해 가시적인 계약이 결정되면 2028년에는 IPO를 진행하는 방향을 생각하고 있다"고 밝혔다.

끝으로 김 대표는 씨티셀즈의 기술을 '혈액으로 조직을 바라보는 기술'이라고 표현했다.

그는 "실시간으로 조직 정보를 얻으려면 종양과 종양미세환경의 전체 정보를 함께 볼 수 있어야 한다"며 "수많은 암 환자의 고통을 줄일 수 있는 기업이 되도록 최선을 다하겠다"고 강조했다.