"단순히 좋은 기계장치나 약만으로 건강한 세상을 만들 수 없습니다. 건강한 사회를 만드는 꿈을 꾸고 있습니다."

의사 형과 공학도 동생은 건강한 사회를 만들겠다는 꿈을 실현하기 위해 '진단'을 일상의 영역으로 끌어온다는 아이디어를 갖고 의기투합했다. 소아청소년과 전문의 마상혁 창원마티마병원 과장은 삼성전자 반도체 공정 엔지니어로 근무했던 동생 마상배 대표이사와 서로의 경험을 십분 합쳐 새로운 영역 개척에 도전하고 있다.

두 형제가 함께 설립한 '에이아이바이오틱스(AiBiotics)'는 예방과 웰빙에 중점을 두고 있다. 예방 영역에서는 '진단'도 빠질 수 없는 부분이다.

동네의원도 쉽게 할 수 있는 PCR 진단기기 "혁신의 시작점"

특히 주력하고 있는 사업 중 하나는 PCR 진단의 대중화다. 대형병원, 검사전문 업체에서만 하고 있는 PCR 진단을 1차의료기관에서도 손쉽게 할 수 있도록, 말 그대로 진단을 일상의 영역으로 끌어들이는 게 에이아이바이오틱스의 목표다.

3년이 넘도록 이어진 코로나19 대유행으로 널리 알려진 단어 중 하나가 PCR(Polymerase Chain Reaction) 검사다. 코로나19 감염 여부를 진단하기 위한 검사 방법인데 대형장비에서 아주 많은 샘플을 동시 처리하는 방식으로 난이도가 높고 별도의 인력이 필요한 검사라서 대형병원이나 검사를 전담하는 기관에서 실시했다. 그렇다 보니 검사 결과의 '신속성'이 떨어진다는 대표적인 단점이 있었다. 코로나19 PCR 검사 결과도 유행 초기에는 최소 하루는 지나야 감염 여부를 확인할 수 있었다.

PCR은 DNA 염기서열을 측정해 질병 유무를 판단하거나 유전자 정보를 파악하는 데 사용하는 기술이다. 코로나19 때문에 알려지긴 했지만 단순히 코로나 바이러스 감염 진단뿐만 아니라 다양한 영역에서 광범위하게 사용되고 있다. 일례로 모기매개 질병이나 성병에 대한 검사, 구호단체, 조류독감이나 구제역 등 동물감염병 등에서 활용되고 있다.

마상혁 대표이사는 "기존 PCR 검사 시스템은 DNA 추출과 PCR 2대의 장비에 시약과 샘플을 다루는 숙련자가 필요하다"라며 "난이도가 높은 기술이지만 이를 구현하는 기술 성숙도가 높아지면서 PCR 진단도 보편적인 기술이 돼 가고 있다"고 말했다.

마상혁·마상배 형제는 동네의원에서도 사용할 수 있는 현장 진단형 PCR 장비 '루킨(LUKIN)'을 개발했다. 하나의 장비에서 모든 공정이 자동화로 가능하기 때문에 숙련자도 필요 없고 신속하고 안정적인 검사가 가능하도록 한 것. 루킨은 look inside를 줄인 말이다.

마 대표는 "우리가 코로나를 경험하며 학습한 내용은 조기 진단이 질병 확산을 줄이고 감염된 환자가 치료받을 기회를 갖게 해 중증질환으로 진행하거나 사망할 확률을 현저히 낮출 수 있다는 것"이라며 "현장에서 사용할 PCR 장비는 단지 작게 만든다고 문제가 해결되지 않는다. 전처리, 열제어, 광학제어, 시약기술 등이 종합적으로 접목돼야 하고 안정적으로 작동해야 한다"고 설명했다.

에이아이바이오틱스는 기술이 상향 평준화된 시약기술, 광학, 열 제어 기술보다 오히려 전처리가 더 중요하다는 사실에 집중해 검증된 메커니즘을 그대로 적용해 안정적인 DNA 추출 공정을 확보했다. 여기에 원심력을 이용하는 샘플 전달 메커니즘은 독보적이고, 독창적인 방식으로 샘플을 가장 안정적으로 PCR 튜브에 삽입하는 방식을 구현했다.

마 대표는 "약 2년간의 개발을 거쳐 기술 검증 단계로 들어섰다"라며 "자체 검증결과 DNA 추출 수율은 기존 실험실 자동화 장비 보다 높게 측정되고 있으며 PCR 결과는 사용장비와 동등한 수준"이라며 "현재 구동소프트웨어 개발에 집중해 상반기 안에 완성품을 만들어 하반기에는 임상시험에 돌입, 올해 안으로 인허가 신청을 할 예정"이라고 말했다.

이어 "PCR 진단을 쉽고 싸게 할 수 있도록 개발하고 있다. 생활에 밀착된 다목적 진단장비를 1차 의료기관 중심으로 네트워크를 구축하려고 한다"라며 "루킨이 혁신의 시작점이 되길 바란다"고 덧붙였다.

에이아이바이오틱스는 동네의원에서도 활용 가능한 PCR 장비 개발에서 나아가 올인원 PCR 장비를 만들어 다양한 영역에서 PCR 검사를 할 수 있도록 활용도를 높인다는 계획이다.

이 같은 기술력은 국가 인정을 받는 등의 형태로 성과를 보이고 있다. 중소벤처기업부의 민간투자 주도형 기술창업지원 프로그램인 팁스(TIPS)에 선정 2년간 연구개발비와 사업화 자금으로 최대 7억원까지 지원받는다. 경남스타트업 IR 대전에서 우수상을 받기도 했다. 올해 초에는 아랍에미리트 두바이에서 열린 중동 최대 의료기기 전시회 '아랍 헬스(Arab Health) 2023'에 참가해 현장형 올인원 PCR 장비의 가능성을 확인했다.

마이크로바이옴에도 주목…미생물 분석 및 유산균 사업

에이아이바이오틱스는 마이크로바이오옴이 웰빙과 예방을 아우를 수 있다고 보고 주목하고 있다.

마이크로바이옴은 미생물로 이뤄진 생태환경을 말하는데 우리 건강과 관련해 면역과 질병에 커다란 영향을 현재 장내 미생물과 유전정보 전체를 포함하는 미생물 군집을 분석해 그에 맞춤형 건강관리 해결책을 제시하는 분석 서비스를 하고 있다. PCR 장비는 아직 허가도 나지 않은 상황에서 미생물 분석 서비스와 건강기능식품인 유산균 사업이 수익창출의 역할을 하고 있다. 현재 약 30명의 주주 의사 병원을 중심으로 유산균을 판매 하고 있으며 판로를 확장하고 있다.

마 대표는 "새로운 시도는 각광받기도 하고 무시당하거나 평가절하 되는 경우도 많다"라며 "미래에 대한 다양한 예측은 개인의 경험치에 의해 많은 차이가 있다. 치료기술이 성숙되고 수명이 길어지면서 강해지는 웰빙 욕구는 결국 진단과 예방으로 헬스케어 시장을 이동시키고 있다"라고 진단했다.

그러면서 "건강의 비결은 개인적이다"라며 "개인의 건강 데이터를 개관적으로 모으고 빅데이터를 만들어 상관관계를 찾아내고 건강에 영향을 주는 모든 인자를 종합적으로 분석하고 이를 예방의학으로 활용하고자 한다. 혁신은 꼭 엄청난 과학적 발견을 전제로 하지 않아도 된다. 현존하는 기술의 적절한 조합이 진짜 실용적인 혁신이 될 것이라고 믿는다"고 강조했다.