정밀발효가 인간 인슐린 개발 기초...이 교훈으로 인류 이익 기대
정밀발효가 인간 인슐린 개발 기초...이 교훈으로 인류 이익 기대
  • 황익진 기자
  • 승인 2020.10.05 15:54
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[퓨처타임즈=황익진 기자] 인간 인슐린은 정밀발효(PF)가 기존 제품의 급속한 파괴로 이어진 우수한 제품을 만든 방법을 보여주는 예시이다. 기술의 융합으로 정밀발효(PF)가 인간 인슐린을 생산할 수 있었다. 초기에는 비용이 비쌌지만 향상된 기능을 제공했다. 또한, 비용이 감소함에 따라 파괴는 급속히 진행되었으며 S곡선을 따랐다.

향후 10년 동안 정밀발효(PF)의 비용과 기능이 가속화되는 것을 볼 때, 기업가들이 인슐린의 교훈을 배우고 더 낮은 비용으로 우수한 제품을 출시하여 궁극적으로 인류에게 이익이 되는 것을 볼 수 있게 될 것이다.

오늘날 우리는 음식과 재료의 여러 가지 혼란에 직면해 있다. 그런데 왜 지금인가? 정밀발효(PF)에서 상용화된 첫 번째 제품인 인간 인슐린을 정확히 찾아 낼 수 있기 때문에 이것을 알고 있다. 인간 인슐린은 정밀발효(PF)가 기존 제품의 급속한 파괴로 이어진 우수한 제품을 만든 방법을 보여주는 예시이다.

이제 과학자들이 정밀발효(PF)를 통해 인간 인슐린을 생산할 수 있게 한 몇 가지 기술 융합과 인간 인슐린을 만드는 능력이 왜 그렇게 파괴적인지에 대한 경제적 사회적 이유를 알아보자.

1982년 이전에 인간의 당뇨병 치료에 사용된 인슐린은 소와 돼지의 췌장에서 나왔다. 그러나 동물 유래 인슐린은 완벽하지 않았다. 인간 인슐린과 동물 인슐린의 아미노산 차이가 적기 때문에 환자의 면역 체계가 외부 인슐린에 대한 항체를 생성하여 약이 효과가 없어지고 경우에 따라 심각한 알레르기 반응을 일으킨다.

또한 동물에서 추출한 인슐린은 품질이 일정하지 않았고 필요한 순도 수준에 도달하기 위해 고가의 가공이 필요했다. 게다가 인슐린 생산에 필요한 동물의 수가 엄청났다. 단 1kg의 인슐린을 생산하는 데 50,000마리 이상의 동물이 필요했다 (단지 1년 동안 1,000명 미만의 당뇨병 환자를 치료하기에 충분 함).

이 때문에 1970년대 초에 공급이 제한되고 불확실한 것에 대한 두려움이 널리 퍼져 있었으며, 증가하는 미국 수요를 충족하기 위해 연간 5,600만 마리 이상의 동물이 필요할 것이라고 예측했다.

이전의 많은 파괴와 마찬가지로 인슐린의 파괴는 기술 수렴으로 인해 발생했다. 1958년, 영국 과학자 프레더릭 생어(Frederick Sanger)는 단백질의 완전한 아미노산 서열을 결정하는 방법을 개발하여 노벨화학상을 수상했으며, 인슐린은 이러한 방식으로 서열화된 최초의 단백질이었다. 이 방법은 신약 발견에 매우 중요한 과학 영역을 시작했다. 1963년 인슐린은 화학적으로 합성된 최초의 단백질이 되었고 15년 후 생명공학을 통해 합성된 최초의 단백질이 되었다.

1978년 Genentech는 최근 입증된 재조합 DNA 기술을 사용하여 박테리아를 유전적으로 변형하여 인간 인슐린을 생성했다. 임상시험은 1980년 7월에 시작되었다. 여기에서 합성 인슐린은 화학적으로 동일한 인간 쌍둥이만큼 효과적일 뿐만 아니라 동물 유래 제품이 일부 당뇨병 환자에서 유발한 알레르기를 제거했다.

Genentech는 대규모 재배 프로세스를 개발하고 인간 인슐린 Humulin이라고 불리는 Eli Lilly에게 이 기술을 라이센스 했다. 1982년에 상업적 사용을 위해 FDA에 의해 신속히 승인되었다. 이것이 정밀 발효의 첫 번째 예이다.

Humulin의 초기 비용은 동물 인슐린 비용의 약 두 배였지만, Humulin은 품질면에서 더 일관되고 수용자가 더 잘 견디며 당 수준을 더 효과적으로 관리했다. 따라서 채택이 빨라졌다. 아래 그래프를 보면 10년 이내에 정밀발효(PF) 인간 인슐린의 시장 점유율이 80%를 넘었다. 2000년까지 동물 인슐린은 시장의 1% 미만을 차지했다. 시장은 부족한 자원의 제한된 공급에서 추출한 시장에서 기술이 사실상 무제한의 고품질 제품을 제공하는 시장으로 이동했다. 세계적으로 부족에 대한 두려움은 사실상 사라졌다.

 

그러나 방해 요소도 방해를 받을 수 있다. Humulin 자체는 인간 인슐린에 대한 개선을 제공하는 아날로그 인슐린에 의해 파괴되어 (더 안정적이고, 오래 지속되며, 더 쉽게 주사할 수 있도록 하여) 당뇨병이 없는 환자가 생산하는 인슐린의 행동을 더 가깝게 모방하고 질병의 제어를 개선하며 감소시킨다. 오늘날 인슐린 유사체는 시장의 90%를 차지한다. 따라서 동물 인슐린은 PF 유사체 인간 인슐린에 의해 파괴된 최초의 PF 인간 인슐린에 의해 파괴되었다.

결론적으로 인슐린은 장애가 어떻게 발생하는지에 대한 사례 연구를 제공한다. 첫째, 기술의 융합으로 정밀발효(PF)가 인간 인슐린을 생산할 수 있었다. 둘째, 초기에는 비용이 더 비쌌지만 향상된 기능을 제공했다. ('위로부터 파괴'라고 함). 비용이 감소함에 따라 파괴는 급속히 진행되었으며 S곡선을 따랐다. 

그러나 비용은 가격이 아니다. 오늘날 인슐린 제조 비용은 기하급수적으로 떨어졌을 가능성이 있지만 특히 미국에서는 가격이 실제로 상승했다. 이 이분법은 우리에게 기술의 파괴가 뛰어난 기능을 가진 혁신적인 제품을 극적으로 낮은 비용으로 제공하는 데 성공할 수 있음을 상기시켜준다.

그러나 적절한 시장 설계와 지적 재산권 체계를 갖추는 것은 낮은 비용을 소비자를 위한 낮은 가격으로 전환하는 데 중요하다. 향후 10년 동안 정밀발효(PF)의 비용과 기능이 가속화되는 것을 볼 때, 기업가들이 인슐린의 교훈을 배우고 더 낮은 비용으로 우수한 제품을 출시하여 궁극적으로 인류에게 이익이 되는 것을 볼 수 있을 것으로 기대한다.


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