[메디게이트뉴스 이지원 기자] 병원 연구실 등 세포를 관찰해 진단 및 치료제 개발에 활용하는 연구를 하는 곳에도 차세대 세포현미경의 출현으로 변화의 바람이 불고 있다.
 
창업 1년 만에 가시적인 매출 성과를 내고 일본과 영국 등을 비롯한 다수의 국가에 판매되며 그 바람을 일으키고 있는 기업.
3D 홀로그래피 현미경을 개발한 ‘토모큐브(Tomocube)’가 그 주인공이다.
 
토모큐브가 개발한 ‘3D 홀로그래피 현미경’은 마치 의료용 CT의 레이저 버전과 같은 개념으로, 사용하는 소스와 샘플만 다를 뿐 CT와 물리적인 개념은 동일하다. 그래서 CT에 대응하는 용어로 HT(Holography Tomography)를 사용하며, 제품의 모델명에도 이를 적용하고 있다.
 
3D 홀로그래피 현미경이 차세대 세포현미경으로 불리는 이유는, 세포 내부를 염색하지 않기 때문에 살아있는 세포를 지속적으로 관찰할 수 있고, 이 현미경 관찰을 통해 조작한 유전자를 인체 내 주입하는 것도 가능하기 때문이다.
 
또한, 굴절률을 이용한 3차원 영상으로 질량이나 부피 등 세포의 국소적인 정량화가 가능해 간세포 연구자의 경우 이러한 정령화 정보를 연구에 활용하는 것도 검토해볼 수 있다.
 
독성실험하는 연구자의 경우 기존 형광현미경을 사용할 경우 세포 사멸이 형광단백질에 의한 것인지 약물에 의한 것인지를 판단하는데 어려움이 있었는데 이를 해결해주는 대안이기도 하다.
 
KAIST 물리학과 교수로 겸직하고 있는 박용근 CTO는 “세포를 잘 관찰해야 정확하게 진단할 수 있기 때문에 세포를 관찰하는 부분에서 혁신을 가져오는데 중점을 뒀다”고 말하며 “홀로그래피는 KAIST에서 교수로 재직하며 10여 년 넘게 연구해온 분야로 이제 시장에서 활용할만한 시기가 됐다고 생각해 2년 전 창업을 결심했다”고 밝혔다.
 
토모큐브가 개발한 현미경은 디자인 측면에서도 연구실을 가득 채우는 크기의 장비를 DMD(dynamic micro-mirror device) 기술을 활용해 미니 데스크탑 정도의 크기로 축소했다.
 

홍기현 대표는 “현재는 세포 생물학, 혹은 혈액학(hematology) 연구자들 중심으로 판매가 이뤄진 상태로, 일본과 영국, 미국, 러시아 등에 보급됐으며 국내의 경우 서울아산병원, KAIST, 서울대 분당병원 등에서 사용 중”이라고 밝혔다.
 
박 CTO는 3차원 홀로그래피 현미경의 활용도에 대해 “병원뿐 아니라 개인 맞춤형 유전자 변형 치료제를 개발하는 제약사에서도 CAR-T 세포가 암세포를 사멸하는 과정을 관찰하는 등 면역세포의 활성도를 검사할 수 있는 수단으로 활용할 수 있으며, 말라리아와 같은 감염질환이나 줄기세포 연구에서도 활용할 수 있다”고 소개했다.
 
세포를 관찰하는 현미경은 일반 광학현미경에서부터 출발해 위상차 현미경(phase contrast microscopy)을 거쳐 형광단백질 기술을 적용해 분자 수준의 이해를 가능하도록 한 형광현미경(fluorescent microscope)으로 발전해왔다. 
 
그 다음 단계의 기술로 3D 홀로그래피가 주목 받고 있는데, 3년에서 5년 정도의 교체주기를 갖는 세포현미경 시장은 현재 형광현미경이 골드스탠다드로 돼있어 새로운 장비로의 완전 대체는 어려워 보이는 상황이다.
 
박 CTO는 이에 대한 전략으로 “3차원 홀로그래피 현미경에 형광현미경 기능을 추가한 모델을 두 번째 제품으로 지난 7월 출시해 이전 모델에 비해 빠른 속도록 판매가 이뤄지고 있다”고 소개했다.
 
사실 3차원 세포현미경은 스위스 기업 ‘나노라이브(Nanolive SA)’가 토모큐브 보다 조금 앞서 내놓았다. 그러나 구동 방식의 차이로 타깃 시장에서도 차이를 보일 것으로 여겨진다.
 
토모큐브의 박용근 CTO는 이에 대해 “토모큐브는 모터를 진동시키는 방식이 아닌 홀로그래피 칩을 활용한 전자제어방식이라 속도가 빠르고 진동이 없어 해상도가 좋기 때문에 하이엔드(high-end) 시장인 의료환경에 보다 적합하다”고 설명했다.
 
토모큐브의 최종 제품개발 목표는 연구용 제품으로 획득되는 데이터를 바탕으로 병원에서 진단용으로 활용하기 위한 자동화된 대량신속처리(automated highthroughput) 방식의 장비를 개발하는 것이다.
 
세포의 영상을 얻을 수 있는 플랫폼 개발에 그치지 않고, 궁극적으로 여기서 얻어진 데이터를 활용해 인공지능(AI)을 접목해 환자의 질병을 진단하고 예측하는 데이터비즈니스로 회사를 키워나갈 계획이다.
 
그래서 지난해 소프트뱅크벤처스코리아와 한미사이언스 등으로부터 유치한 투자자금을 제품의 생산과 판매에 투입했다면, 70억 원을 목표로 하는 다음 투자(series B) 유치 자금은 사업의 확장 및 데이터비즈니스를 위한 사업개발에 투입할 생각이다.
 
인공지능을 접목한 영상 측정 기술은 아직 상업적 제공 보다는 데이터 수집 차원에서 가능한 다양한 분야에 설치하는 것을 목표로 하고 있다. 또한, 인공지능(AI)을 적용한 진단·예측 솔루션 개발을 위해 루닛과도 협력하고 있다.
 
박용근 CTO는 “인공지능 기술을 접목하려면 누가, 언제 찍더라도 항상 재생산 가능한(reproducible) 영상이 나와야 하는데, 이 점에서 홀로그래피 영상은 염색으로 인한 조직 변형 우려가 없어 질병 예측에 활용하기 적합하다”고 설명했다.
 
이미 기술기업 2곳을 창업해 성공적으로 매각한 경험을 가진 것으로 알려진 홍기현 대표와 KAIST 교수로 재직하며 창업에 관심이 많던 박용근 CTO는 대전에 위치한 스타트업 액셀러레이터인 블루포인트의 매개로 토모큐브를 공동으로 창업하게 됐다.
 
토모큐브는 홍기현 대표(CEO)와 박용근 최고기술책임자(CTO), 그리고 독일 칼자이스 코리아 (Carl Zeiss Korea) 출신의 박훤 부사장을 포함해 13명의 임직원이 근무하고 있다.
 
현재까지 21개국에 제품을 출시했는데, 한국을 제외한 각 국가별 판매 및 서비스는 지역별 대리점을 지정해 제공하고 있으며 미국의 경우 법인 설립을 고려 중이다. 올해 매출은 약 7억 원을 예상하며 향후 생산라인 확장도 검토 중이다.