글 장세훈 신한금융투자 책임연구원
10x 지노믹스(10x Genomics)는 유전체 분석 기술 개발에 주력하는 생명공학 기업이다. 단일세포(싱글셀) 분석 기술을 바탕으로 후성유전체학 영역으로 확장 중이다. 2012년 설립됐고 2019년 나스닥에 상장했다.

10x 지노믹스는 단일세포 분석에 필요한 장비와 소모품, 소프트웨어를 개발하는 사업을 주력으로 영위한다. 이에 그치지 않고 다양한 유전체 분석 기술을 보유한 기업들을 인수합병하며 빠르게 성장했다. 2018년 후성유전체학 연구개발을 위해 해당 기술을 보유한 기업 에피노믹스를 인수했고, 곧이어 공간 유전체학을 연구하는 스파셜 트랜스크립토믹스를 인수해 역량을 확보했다. 추가적인 연구개발(R&D) 역량 강화를 위한 자금 확보를 위해 기업공개(IPO)를 했고 2019년 나스닥 상장에 성공했다.

단일세포 분석의 선두주자 10x 지노믹스
10x 지노믹스의 제품 포트폴리오는 단일세포 분석 솔루션 ‘크로뮴(Chromium)’과 단일세포의 공간 이미지 분석이 가능한 플랫폼 ‘비지움(Visium)’의 장비를 비롯한 솔루션 및 소모품으로 구성돼 있다.

매출의 80% 이상이 마진율이 높은 소모품 매출에서 나온다는 점이 긍정적이다. 연구소를 비롯한 공공기관뿐만 아니라 글로벌 빅파마에서도 10x 지노믹스의 장비를 도입했으며, 이미 2400개 이상의 크로뮴 장비가 전 세계적으로 설치돼 있어 안정적인 매출 창출이 가능할 전망이다. 10x 지노믹스의 매출액은 2017년 711억 달러에서 2020년 2988억 달러로 연평균 61.4%의 성장을 나타냈다. 이러한 성장세는 2021년에도 이어졌다.

단일세포 분석 기술은 말 그대로 하나의 세포를 분리해 DNA 혹은 RNA 등의 유전체를 증폭시킨 후 시퀀싱하고, 세포 단위의 유전학적 특징을 분석하는 기술이다. 기존 유전체 분석은 조직 단위로 진행했다면 단일세포 분석 기술은 세포 단위 분석을 통해 세포별 특성을 분석한다. 같은 조직에서 유래된 세포라도 RNA 시퀀스나 단백질 구성 등 특성이 다를 수 있다. 조직 단위로 분석하면 단위 세포의 특징이 아닌 전체의 평균값을 측정하게 돼 정확한 분석이 어려운데 이를 극복할 수 있게 됐다.

2016년 단일세포 분석 기술을 이용한 인간 유전체 분석 프로젝트인 HCA(Human Cell Atlas) 프로젝트가 시작되면서 단일세포 분석 연구가 활발히 진행되고 있다. 단일세포 분석을 통해 바이오마커 발굴을 통한 환자 맞춤 정밀의료를 실현할 수 있으며, 신약 개발에도 활용이 가능하다.

신약 개발에 대한 수요는 최근 기술 이전 현황에서도 확인 가능하다. 최근 로슈는 단일세포 RNA 시퀀싱 기반의 약물 발굴을 위해 이미지 표현형 기반 인공지능(AI) 신약 개발 기업 리커전과 10년 공동개발 파트너십을 체결했다. 또한 단일세포 RNA 시퀀싱과 유전체 분석으로 바이오마커를 발굴하는 셀시우스는 얀센을 비롯한 글로벌 기업들과 파트너십을 체결했다.

[해외 바이오 기업] 싱글셀 분석의 표준, 10x 지노믹스

단일세포 분석의 스탠더드, 10x 지노믹스의 크로뮴
2016년 10x 지노믹스의 장비가 출시되며 연구 수준의 기술이던 분석법들이 상용화되기 시작했다.

10x 지노믹스의 대표적인 장비인 ‘크로뮴X’는 하나의 조직 샘플에서 수백~수만 개에 이르는 단일세포를 분석할 수 있다. 크로뮴은 10x 지노믹스가 자체 개발한 ‘젬 코드(GemCode)’라고 하는 에멀전 기반의 롱리드 합성 기술을 기본으로 한다.

단일세포 분석 솔루션은 다양하며 지속적으로 개발되고 있다. 기본적인 RNA 시퀀싱부터 후성유전체 정보 분석을 위한 ATAC 시퀀싱, 핵을 분리해 분석하는 Nuc 시퀀싱 등이 있다. 림프구를 비롯한 면역학적 정보를 분석할 수도 있다.

최근에는 특정 세포의 유전자 발현 및 바이오마커 분석 솔루션도 서비스되고 있다. 이를 종합적으로 가능하게 하는 장비와 솔루션이 10x 지노믹스의 크로뮴이다. 크로뮴의 솔루션 중 ATAC 시퀀싱은 후성유전체 연구 분야에 사용된다. 2018년 ATAC 시퀀싱 개발자들이 설립한 에피노믹스를 인수해 솔루션으로 상용화시켰다.

후성유전학은 DNA 염기서열의 차이가 아닌 주변환경이나 구조적 변화가 유전자 발현에 어떤 영향을 미치는지를 연구하는 분야다. 크로뮴은 DNA의 3차적 구조를 분석해 같은 염기서열을 보유하더라도 발현되는 차이를 이해할 수 있다. 염색체의 열린 크로마틴 부분의 DNA 정보를 분석하는 과정으로, 특정 효소(Tn5 transposase)를 처리한 후 얻어낸 단편들로 라이브러리를 제작하고 시퀀싱을 진행한다. 이는 세포가 아닌 핵을 집어넣어 분석하는 방식이기 때문에 핵 샘플을 깔끔하게 전처리하는 과정도 중요하다.

비지움 솔루션으로 단일세포 분석의 한계점 극복
일반적인 단일세포 분석의 단점은 위치에 대한 정보를 파악하기 어렵다는 것이다. 특정 유전자나 단백질 발현의 유무는 파악했지만 어떤 위치에서 일어났는지는 알 수 없다. 이를 가능하게 한 솔루션이 10x 지노믹스의 ‘비지움’이다.

비지움은 2018년 스파셜 트랜스크립토믹스를 인수한 후 2019년 개발해 출시됐다. 10x 지노믹스는 공간 유전체학 솔루션으로 조직에서 일어나는 유전자 및 단백질 발현의 이미지를 슬라이드에 표현가능하다. 비지움 솔루션은 출시 이후 매출이 급성장하고 있으며 단일세포 분석 연구 방향성을 다각화시켰다. 10x 지노믹스는 단일세포 분석 시장 성장의 직접적인 수혜를 누릴 수 있기 때문에 연구 분야의 다변화는 긍정적이다.

향후 단일세포 분석은 최근 증가한 유전자치료제 개발의 관심과 연관돼 더 활발해질 것으로 판단된다. 10x 지노믹스의 장비와 솔루션은 단일세포 시장의 스탠더드로 자리 잡고 있는 만큼 이전 일루미나의 성장 모델을 뒤따를 수 있을 전망이다. NGS 시장 성장에 가장 큰 수혜를 입은 기업이 일루미나라면 단일세포 분석은 10x 지노믹스가 될 것이 분명하다.


*이 글은 <한경바이오인사이트> 매거진 2022년 1월호에 실렸습니다.

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