[헬스코리아뉴스 / 임도이] 지상 연구의 물리적 한계를 극복하기 위한 제약·바이오 업계의 도전이 지구 궤도를 넘어 우주로 향하고 있다. 중력이 거의 없는 ‘미세중력(Microgravity)’ 환경이 신약 개발의 핵심 기술을 고도화하고, 난치성 질환 치료의 새로운 가능성을 열고 있다는 분석이다.

한국보건산업진흥원이 최근 발행한 ‘바이오헬스산업브리프 제482호: 우주 환경을 활용한 바이오의약 혁신 기술 동향’ 보고서에 따르면, 국제우주정거장(ISS)은 이제 단순 연구 시설을 넘어 신약 개발 및 조직공학의 상업적 적용을 목표로 하는 ‘스페이스 바이오텍(Space Biotech)’ 산업의 중심지로 부상하고 있다.

미세중력이 여는 단백질 결정화의 혁신

지상에서 의약품 개발은 중력으로 인한 대류와 부력 등의 물리적 제약이 따른다. 특히 고해상도 단백질 구조 분석을 위한 결정화 과정에서 중력은 결정의 균일성을 저해하는 주된 요인이다.

보고서는 우주 미세중력 환경에서는 대류가 억제되어 더 크고 결함이 적은 균질한 단백질 결정을 얻을 수 있다고 설명했다. 이는 고해상도 X-선 결정학을 통한 정밀한 신약 설계에 결정적인 기여를 한다. 대표적인 성공 사례로는 머크(Merck)의 항암제 ‘키트루다(Keytruda)’가 꼽힌다. ISS에서 결정화 실험을 수행한 결과, 기존 정맥주사 제형을 피하주사 제형으로 전환하는 기술적 토대를 마련해 환자의 편의성과 치료 비용 절감 효과를 동시에 거둘 것으로 기대된다.

재생의학의 돌파구, 3D 바이오프린팅과 줄기세포

우주 환경은 재생의학 분야에도 혁신을 가져왔다. 지상에서는 중력 때문에 지지체(Scaffold) 없이는 복잡한 인체 조직의 3D 프린팅이 어렵지만, 미세중력 하에서는 이러한 제약이 사라진다. 이미 Redwire의 바이오제조 시설(BFF)을 활용한 인체 무릎 반월판 3D 바이오프린팅이 성공하며 가능성을 입증했다.

보고서는 우주 환경의 ‘가속 노화 특성’도 강조했다. 우주 비행 후 면역세포의 노화 현상을 역으로 활용하면 알츠하이머병, 파킨슨병 등 노화 관련 질환의 기전을 단기간에 연구할 수 있다. 이는 지상 대비 획기적인 속도로 후보물질을 스크리닝할 수 있는 ‘가속 노화 모델링’의 길을 열었다.

미세생리시스템(MPS)으로 구현하는 정밀 인체 모델

시험관 내에서 인체 장기를 재현하는 미세생리시스템(MPS) 역시 우주 공간에서 더 생리적으로 정확한 조직 모델을 구현할 수 있다. 유체 흐름에 중력 방향성이 없는 우주에서는 세포 반응이 균일하게 작용해 혈액뇌장벽(BBB), 심장 부정맥 연구 등에서 훨씬 정밀한 데이터 확보가 가능하기 때문이다. 미 국립보건원(NIH)은 이미 ‘Tissue Chips in Space’ 프로그램을 통해 다수의 MPS를 ISS에서 운용하며 실증 연구를 주도하고 있다.

우주 방사선의 역용과 의학적 도전

고에너지 우주 방사선은 단백질에 독특한 변형을 일으킨다. 보고서는 이를 단순한 위협으로 보지 않고, 방사선 내성을 가진 단백질 구조를 동정하여 신약 개발 표적으로 역용하는 전략을 제시했다. 아울러 우주비행사의 건강을 보호하기 위한 AI 기반의 자율 진단 기술과 원격 의료 기술 개발 역시 우주 의학의 중요한 축으로 다뤄졌다.

국내 산업의 과제와 ‘스페이스 CDMO’ 도약

보고서는 한국형 전략으로 ‘스페이스 CDMO(위탁개발생산) 생태계’ 조성을 제언했다. 삼성바이오로직스, 셀트리온 등 세계적인 역량을 갖춘 국내 CDMO 기업들이 우주 탑재 실험 데이터를 보유한 스페이스 바이오 스타트업과 협력한다면 글로벌 주도권을 확보할 수 있다는 분석이다.

K-헬스미래추진단 김재욱 PM은 보고서를 통해 “우주 무중력 환경은 신약 개발 전임상 기간을 18개월에서 6주로 단축할 수 있는 잠재력을 가졌다”며 “국내 기업들이 글로벌 스페이스 바이오텍 생태계에 선제적으로 진입하고, 규제 표준을 선점하는 노력이 필요하다”고 제언했다.