선바이오(주)

HBOC 인공혈액 vs 줄기세포기반 적혈구 기술 비교

3. HBOC 인공혈액 vs 줄기세포기반 적혈구 기술 비교.doc (67.0K) 0회 다운로드 | DATE : 2025-09-17 11:19:47

HBOC 인공혈액 vs 줄기세포기반 적혈구 기술 비교

인공혈액 개발의 기술은 크게 구분하면 헤모글로빈 기반 기술(HBOC, hemoglobin-based oxygen carrier)과 줄기세포에 기반한 적혈구 생산기술(Stem cell-based RBC production)이 있습니다. 줄기세포기반 적혈구 회사는 기술적으로 크게 두 부류이며, 하나는 체세포 (HSC, hematopoietic stem cell)를 시작으로 하는 것이고, 다른 하나는 유도만능줄기세포 (iPSC, inducible pluripotent stem cell)를 시작으로 하는 것입니다.

HBOC 인공혈액 기술과 줄기세포기반 적혈구 기술의 비교 분석

인공혈액 연구의 두 축을 형성하고 있는 헤모글로빈 기반 산소운반체(HBOC, Hemoglobin-Based Oxygen Carrier) 기술과 줄기세포 기반 적혈구 생산기술을 비교하면, 여러 측면에서 서로 다른 발전 단계, 기술적 특징, 임상적 적용 가능성을 지니고 있음을 확인할 수 있습니다. 이를 구체적으로 항목별로 정리하면 다음과 같습니다.

역사적 발전 및 임상 경험의 축적 측면: HBOC 기술은 1970년대 미군참전 전쟁, 1980년대 HIV 감염 확산에 따른 헌혈액 안전성 문제 등 시대적 배경 속에서 본격적으로 개발이 가속화되었으며, 그 결과 수십 년에 걸친 연구와 임상시험이 축적되었습니다. 일부 제품은 남아프리카공화국 등 특정 국가에서 제한적이지만 실제 임상 적용 승인을 받음으로써, 비교적 긴 개발 역사와 일정 수준의 임상적 트랙 레코드를 확보하였습니다. 반면, 줄기세포 기반 적혈구 생산 기술은 아직 연구개발 초기 단계로, 주로 실험실 및 전임상 연구 수준에 머물러 있으며, 임상적 검증과 상용화 경험은 사실상 존재하지 않는 상황입니다.

원재료 확보 및 생산공정 측면: HBOC는 소 헤모글로빈 혹은 인간 헤모글로빈에서 유래하는 헤모글로빈을 원재료로 사용하기 때문에, 대량 생산을 위한 공급망 구축이 상대적으로 용이하고, 이로 인해 원가 경쟁력 확보 가능성이 존재합니다. 이에 반해 줄기세포 기반 적혈구는 인간의 체세포(예: 피부세포)를 역분화시켜 유도만능줄기세포(iPSC) 또는 조혈모세포에서 유래하는 세포를 활용해야 하므로, 원재료의 채취 자체가 제한적이며, 대량생산 공정 또한 복잡하고 비용이 매우 높습니다. 따라서 경제성과 공급 안정성 측면에서는 HBOC가 현 단계에서 우위를 점한다고 평가할 수 있습니다.

체내 반감기 및 잔류 시간 측면: HBOC는 구조적 안정성 확보를 위해 다양한 화학적 변형(예: PEGylation, polymerization 등)을 거쳤음에도 불구하고, 대부분의 제품이 1~2일 내외의 짧은 반감기를 가지는 것이 특징입니다. 그중 SunBio의 SBX는 약 7일의 반감기를 나타내는 등 상대적으로 긴 체내 지속성을 확보한 사례가 있으나, 여전히 적혈구의 반감기(180일)에 비해서는 현저히 짧습니다. 반면, 줄기세포 기반으로 생산된 적혈구는 약 30일 이상의 반감기를 가질 것으로 예측되며, 이는 HBOC에 비해 월등히 긴 체내 생존 능력을 의미합니다. 다만, 이러한 반감기 차이는 단순한 우열의 문제가 아니라, 각 기술의 개발 목적과 임상 적용 영역의 차이에서 기인하는 것입니다. 즉, 인공혈액(HBOC)의 주된 목표는 장기적인 수혈 대체제가 아니라 응급 상황에서의 일시적 산소 공급 및 순환혈액량 보충, 곧 “bridge therapy”에 맞추어져 있습니다. 예컨대 교통사고 현장, 군 전장에서의 외상, 혈액형 매칭 불가능한 긴급 상황 등과 같이 즉각적인 혈액 공급이 불가한 환경에서 환자의 생명을 단기간 유지하는 데 핵심적 역할을 합니다.

산소친화성(oxygen affinity) 및 P50 지표의 관점: 산소해리곡선의 특성을 반영하는 P50 값은 인공혈액의 산소전달 특성을 규정하는 가장 중요한 지표 중 하나입니다. HBOC 계열에서는 제품마다 산소 친화성이 상이하게 설계되어 있는데, 예를 들어 SunBio의 SBX 및 Prolong Pharmaceuticals의 PP-007은 상대적으로 낮은 P50을 구현하여 저산소 환경에서 선택적인 산소 방출을 유도하는 전략을 채택하고 있습니다. 반면, Hemopure와 같은 다른 HBOC 제형은 높은 P50 값을 갖도록 설계되어 있어 보다 보편적 산소 전달을 목표로 합니다. 이에 비해 줄기세포 기반 적혈구는 인간 자연 적혈구와 동일하거나 거의 유사한 P50 값을 가질 것으로 예상되며, 이는 곧 자연 생리 상태에서의 산소 운반 및 조직 전달 기능을 충실히 재현할 수 있다는 의미를 갖습니다.

정리하면, HBOC는 응급·단기적 산소 운반 및 혈류 보충용이라는 특화된 임상적 틈새를 겨냥하여 개발되어 왔으며, 상대적으로 긴 임상 경험과 원가 경쟁력이라는 장점을 가집니다. 반대로 줄기세포 기반 적혈구는 자연 적혈구를 장기간 대체할 수 있는 잠재적 장점을 지니나, 아직 기술적·경제적 한계로 인해 초기 단계에 머물러 있습니다. 따라서 두 기술은 단순한 경쟁 관계라기보다는 상호 보완적으로, 서로 다른 의료 수요와 임상 상황을 충족하는 방향으로 발전해 나가고 있다고 할 수 있습니다.

	HBOC 기술	줄기세포 기반 적혈구 기술
	HBOC 기술	HSC (체세포 기반)	iPSC-HSC (유도만능줄기세포기반)
원재료	동물 또는 인간 헤모글로빈	골수, 말초혈액, 제대혈로부터 분리한 HSC.	iPSC에서 HSC로 유도.
이식성/ 기능성	해당 없음	안정적 이식성, 임상적으로 확립됨.	제한적 이식성.
분화 완성도	해당 없음	성체 HSC의 정체성 확립, 인체 생리적 특성 반영.	발달적으로 불완전, 성체 HSC 특성 부족.
생산성 및 비용	동물 유래 헤모글로빈은 원자재로서 비용이 낮은 이점이 있음. Modification용 PEG 또는 기타 링커의 비용도 낮은 이점이 있음. 단백질 수준의 제품의 생산, 정제, QC 등 전반적 과정이 어렵지 않음.	원료 제한적, 배양확장성 낮음. 세포 배양 공정에서 배지(media)와 성장인자 (GF, cytokine), 배양 장비(바이오리액터) 운용비 및 소모품(배양백, 필터 등) 원가 높음. 분화 및 정제 과정에서 RBC로 분화할 경우 수주~수개월 소요되며, 분화 효율이 낮으면 원가 급증함. 불순물 제거·세포 정제 공정도 비용 상승 요인.	iPSC는 무한 증식의 장점이 있지만 초기 개발비와 품질관리비가 높음. 생산 수율 낮음. 세포 배양 공정에서 배지와 성장인자, 바이오리액터 운용비 및 소모품등 원가 부담. 분화 및 정제 과정에서 RBC로 분화할 경우 수주~수개월 소요되며, 분화 효율이 낮으면 원가 급증함.
안전성	몇 십년 간의 연구에서 충분한 자료가 축적되어 있음. 일부 국가 사용승인되어 그로부터 발생한 임상자료에 의하면, 심각한 부작용은 보고되지 않음.	공여자 기반 GVHD, 면역반응 관리 필요.	유전적 불안정성, 종양가능성 등 잠재적 위험.
면역학적 거리	해당 없음	동종이식시 면역반응 및 GVHD 위험성 존재.	HLA 동형 뱅크 활용 가능.
제조 복잡도	제조 복잡하지 않음.	채취, 정제, 조작으로 이어지는 비교적 단순한 공정.	분화에서 최종 정제까지 복잡한 과정.

줄기세포기반 적혈구 개발 업체

줄기세포를 분화시켜 적혈구를 만드는 기술을 개발하는 회사는 ArtBlood, Safi Biotherapeutics, Scarlet Therapeutics, RedC Biotech, Membio, Plasticell 등이 있으며, 모두 전임상 단계에 있습니다.

회사	내용
ArtBlood (한국)	BioBlood라는 명칭의 체외 적혈구를 개발 중이며, 골수 내 적혈구 생성 과정을 체외에서 구현한 기술입니다. 혈액형에 상관없이 수혈 가능하고, 수혈로 인한 감염 위험을 줄이며, 체외에서 생존 기간도 더 긴 장점을 가지고 있습니다. 정상 염색체를 가진 전구 적혈구(precursor RBCs)를 대량 생산할 수 있는 세포주를 개발했다는 점도 핵심 기술입니다. 국제 학술지 Frontiers in Cell and Developmental Biology에 논문이 실렸으며, 이 연구는 iPSC(유도만능줄기세포)에 TAL1 유전자를 도입함으로써 체외 적혈구 생산을 크게 향상시킨 성과를 다룹니다. TAL1의 과발현(iPSC에서)은 조혈세포 형성 복합체(HCFC) 형성을 촉진하고, 조혈 관련 유전자 및 적혈구 계열 마커의 발현을 증가시켜 적혈구 생성 효율을 크게 향상시켜 주는 것으로 확인되었습니다. 2025년 Expression Manufacturing LLC (미국 Expression Therapeutics 산하 법인)와 MOU를 체결하여, BioBlood의 대규모 체외 생산 및 임상시험 준비를 위한 cGMP 시스템 구축을 추진 중입니다. 이 협력으로 ArtBlood는 적혈구 증식, 분화, 정제, 품질분석 기술을 제공하고, Expression은 cGMP 준수 대량 생산 경험을 기반으로 생산을 담당하게 됩니다. 2027년 미국 임상1상 목표입니다. ** 현황: 전임상.
Safi Biotherapeutics (US)	줄기세포 유래 전구세포로부터 제조된 적혈구(mRBCs)를 생산하는 데 특화되어 있습니다. 이 세포들은 체외(ex vivo)에서 배양되며, 형태와 기능 양면에서 공여자 혈액을 모방하도록 설계되었고, 특히 만성 수혈이 필요한 환자들(예: 겸상적혈구병[SCD] 환자)의 요구에 맞춘 항원 프로파일 맞춤화에 중점을 두고 있습니다. 이들의 공정은 동종(allogeneic) 기반, 체외 확장 가능(scaled ex vivo), 주문형(on-demand)을 목표로 하고 있습니다. 주요 과제로는 경제적 실현 가능성 확보, 높은 일관성 보장, 그리고 산업 규모의 생산 달성이 포함됩니다. Safi는 현재 확고히 전임상 단계에 있으며, 2027년경 임상시험 진입을 목표로 신약임상시험계획(IND) 신청을 적극 준비하고 있습니다. 2024년 12월, FDA는 SCD 환자 대상 만성 수혈용 mRBC 치료제에 대해 희귀 소아질환 지정(Rare Pediatric Disease Designation)과 희귀의약품 지정(Orphan Drug Designation)을 부여했습니다. ** 현황: 전임상.
Scarlet Therapeutics (UK)	Scarlet Therapeutics는 기증받은 줄기세포에 의존하지 않고, 불멸화 세포주(immortalized cell line)를 활용하여 실험실에서 적혈구(RBCs)를 제작합니다. 이를 통해 확장 가능하고 재현성 높은, 생물의약품과 유사한(biologic-like) 제조 공정이 가능합니다. 이러한 실험실 배양 적혈구는 유전적으로 조작되어 추가적인 치료 단백질을 내포하도록 변형되며, 이를 통해 치료용 적혈구(tRBCs)로 전환됩니다. 이렇게 생성된 tRBC는 체내 전반에 활성 단백질을 전달하는 동시에, 면역계의 인식으로부터 보호됩니다. Scarlet은 혈액형 일치를 줄이거나 불필요하게 할 수 있는 범용성 높은 적혈구를 만드는 것을 목표로 합니다. tRBC에 더 높은 수준의 치료 단백질을 탑재함으로써, 기존 접근법에서 단백질 수준이 충분하지 않았던 한계를 극복하고 더 높은 효능을 추구합니다. 적혈구는 본래 약 120일 동안 혈액 내에서 순환하며, 단백질을 내포한 tRBC는 면역 감시를 회피할 수 있습니다. Scarlet은 적혈구 실험실 생산을 위한 잘 알려진 플랫폼인 BEL-A 세포주에 대한 독점 라이선스를 보유하고 있습니다. ** 현황: 전임상.
RedC Biotech (Israel)	RedC Biotech는 줄기세포를 이용해 기증자 없이 안전하고 균질한 범용 적혈구를 체외에서 배양합니다. 이 적혈구는 거의 모든 환자에게 수혈 가능한 타입으로 설계되어 있습니다. 회사는 대용량 바이오리액터를 통한 대량 배양 시스템을 개발 중이며, 이를 통해 전 세계적인 수혈 수요를 충족할 수 있는 생산 규모를 실현하고자 합니다. 이 플랫폼을 통해 혈액 단위당 생산 비용을 현행 약 $200에서 장기적으로 $50 수준까지 낮추겠다는 목표를 갖고 있으며, 생산된 적혈구는 병원에서 추가 검사 없이 바로 사용 가능하도록 설계되었습니다. 줄기세포 배양 기술은 이스라엘 기업 Accellta의 고밀도 대량 세포 배양 플랫폼을 독점 라이선스 받아 사용하고 있으며, 해당 업체는 RedC의 공정 확장에 협력하고 있습니다. 현재는 전임상 단계에서 산업화 가능한 적혈구 생산 공정 개발에 집중하고 있으며, 실험실 규모에서 소규모 바이오리액터 기반 생산을 진행 중이며, 향후 2년 내 전임상, 그 이후 임상시험, 그리고 산업적 상업 생산 단계로 확장하는 것을 구상하고 있습니다. ** 현황: 전임상.
Membio (Canada)	Membio의 기술은 조혈 줄기세포(hematopoietic stem cells)를 기반으로 한 특수 세포주를 이용해, 무제한 적혈구 생산이 가능하도록 설계되었습니다. 듀얼 퓨전 바이오리액터(Dual Fusion Bioreactor), 교반식(stirred-tank)과 중공섬유(hollow fiber) 바이오리액터의 장점을 결합한 시스템으로, 확장성과 세포 미세환경 제어를 동시에 달성합니다. 반복적인 기증 없이, 병원 감염과 독소 없는, 일관된 항원 프로필(RBC)이 확보됩니다. Fully closed 시스템인 자동화된 perfusion bioreactor로 세포 및 유전자 치료제 제조에 활용 가능하며, R&D부터 상업 생산까지 대응됩니다. Membio는 캐나다 재생의약 분야의 선도기관인 CCRM과 협력을 통해, 벡터 기반 세포·유전자 치료제 생산 공정에 Membio 바이오리액터 시스템을 통합하는 협력 체계를 구축했습니다. ** 현황: 전임상.
Plasticell (UK)	Plasticell은 CombiCult® 기술을 기반으로 줄기세포로부터 고품질 적혈구를 체계적으로 생산할 수 있는 플랫폼을 구축 중이며, iPSC로부터 성숙 적혈구로 분화되는 초기 조혈 전구세포를 개선하는 프로젝트를 University of Edinburgh와 진행했습니다. Plasticell은 골수 및 탯줄혈액 유래 HSC를 500배까지 확장할 수 있는 배지(media)를 개발했으며, GMP 수준의 제조 공정 구축을 추진 중입니다. Oxford 대학, Cell & Gene Therapy Catapult, Anthony Nolan 연구소 등과의 협력을 통해 GMP 공정과 임상시험 준비 단계에 있습니다. ** 현황: 전임상.

Prev Next

List