바이오물질과 관련하여 관심을 기울여야 할 분야는 줄기세포 기술, 규제와 안전성 문제, 이식평가와 생체호환성 평가시스템, 이종(異種)조직 이식, 재생의약 및 세포조직공학, 유전자 변형 및 재결합 제품, 물질개발 등이다.
◇줄기세포 기술=줄기세포가 발견됨으로써 대체 신체기관을 배양할 수 있게 되었다. 줄기세포는 조직세포를 식별하고 형성할 수 있는 능력이 있다. 조직세포공학은 퇴행성질환이 있는 환자에게 약을 주지 않든가 약의 분량을 줄이면서 치료할 수 있는 대체 치료방법을 제시해 줄 수 있을 것이다. 줄기세포는 이식의약품, 약품개발, 개발생물학, 암연구 등에 사용될 가능성이 높다. 연구원들은 동물실험을 통해 줄기세포를 변형하여 거부반응의 가능성을 줄일 수 있었는데 이는 이식용 연구실 배양 생체기관의 적합성을 확인하는 데 매우 중요하다. 몇개 업체들이 현재 줄기세포의 상용화를 추진하고 있다.
◇규제와 안전성 문제=의료장치에 대한 바이오물질의 사용에 관한 책임한계가 상당히 오랜 기간 동안 불확실한 상태에 있었기 때문에 제조업체들의 미국시장 공급이 제약을 받았다. 그러나 최근 의회에서 관련 법안이 통과되어 상황이 호전될 것으로 보인다. 이 법안은 가슴에 이식하는 실리콘 겔과 실리콘 봉지에는 적용되지 않는다. 기증한 혈액제제의 안전성에 대한 우려에 따라 영국 정부는 지난 98년 중반 기증된 혈액으로 만든 제품은 단계적으로 사용하지 않을 것이라고 발표했다. 가슴 이식용 실리콘 제조업체에 대한 책임을 따지는 소송은 바이오물질 산업에 상당한 영향을 주었다. 다우코닝/다우케미컬, 백스터, 3M 등 주요 업체들이 의료장치용 바이오물질의 공급을 중단한 것이다. 또한 바이오물질 업체들은 새로운 제품의 개발에 소극적인 태도를 보여왔다. 그러나 미국의 새로운 법규가 제정되면 바이오물질 산업의 발전에 걸림돌이 되고 있는 문제들이 해소될 것
이다.
◇이식평가 및 생체호환성 평가시스템=추적시스템을 설치하면 인체에 이식된 바이오물질을 함유한 의료장치의 상태와 문제를 확인하는 데 도움이 될 것이다. 이러한 추적시스템은 환자와 이식장치의 상태뿐 아니라 부작용에 관한 정보를 수집하여 문제점이 나타나면 이를 의료기관, 환자, 제조업체에 알려줄 수 있을 것이다.
생체호환성은 바이오물질과 인체 사이에 여러가지 복잡한 상호작용이 이루어져야 가능하다. 이식장치와 인체 사이의 상호작용은 주로 장치와 세포의 표면에서 일어난다. 따라서 연구원들은 이식장치의 표면을 생체세포의 표면과 같게 하여 거부반응을 줄이는 연구를 계속하고 있다. 멀지 않아 생체호환성에 변화를 가져올 수 있는 새로운 기술이 개발될 것으로 보인다. 그렇게 되면 제품개발 기간을 단축하고 의료장치업체도 안전성에 대한 신뢰감을 갖게 될 수 있을 것이다.
◇이종 조직 이식=앞으로 몇년이 더 걸리겠지만 연구원들은 조직공학과 줄기세포 기술에 바이오물질을 사용하여 환자 자신의 세포를 가지고 인체기관을 배양할 수 있게 될 것이다. 그렇게 되면 현재 기관이식의 걸림돌이 되고 있는 공급부족, 조직부합, 거부반응 등의 문제가 해소될 것이다. 또 이종 조직 이식기술이 더 발전하면 동물의 조직을 환자에 이식할 수 있게 될 것이다. 그러나 이종 이식에 대해서는 동물로부터의 바이러스 감염 가능성과 이식기관의 거부반응을 없애기 위한 환자의 면역억제 수준에 대한 논란의 여지가 있다. 또 규제당국에서는 이러한 환자의 사용약품에 대한 규제에 추가하여 활동범위를 제한하려 할 것이다. 가령 이러한 환자는 가족이나 친지 이외의 다른 사람은 만나지 않도록 할 수도 있다. 지난 2000년 1월 FDA는 이종 이식을 규제하는 행동지침을 발표했다.
◇재생의약 및 조직공학=재생의약은 노후된 조직을 회복 또는 대체하는 데 사용된다. 고령화 인구의 증가로 재생의약의 수요가 늘어남에 따라 바이오물질을 적용하여 세포조직을 재생시키는 기술이 개발되고 있다. UN에 따르면 지난 2000년 세계 인구의 10분의 1이 60세 이상 되는 사람이었으며 오는 2050년에 가면 이러한 인구가 전체의 5분의 1이 될 것으로 전망되고 있다. 또 재생의약은 자기면역 환자와 당뇨병과 같은 퇴행성 질병환자나 화상을 입은 사람에게 적용할 수 있다. 조직공학에 바이오물질을 적용하는 방법을 모색하는 연구원들은 신체에 대체물질을 통합하여 조직의 재생을 시도하고 있다. 대체물질이 체내에서 제대로 작용하려면 생체안에서 나오는 압력을 견딜 수 있어야 한다. 바이오물질은 대체조직을 개발하는 데 필요한 세포를 배양하는 구조물로 사용될 것이다. 관련분야 기술이 발전하고 고령화 인구로부터의 수요가 증가함에 따라 뼈와 연결조직의 치료를 위한 바이오물질 시장이 급속히 성장할 것으로 보인다.
◇이식 유전자 및 재결합 제품=이식 유전자 기술을 이용하여 이식 유전자 동물의 우유에서 인간 단백질을 재결합시킬 수 있다. 현재 개발되고 있는 재결합 단백질은 상처치료 시스템에 적용할 수 있는 피브리노겐(fibrinogen)이다. 하지만 대부분의 재결합 단백질은 치료제로 사용될 것이고 제약회사들은 이를 투약하는 데 바이오물질을 응용할 것이다. 관련업체들은 단백질을 능률적으로 양산할 수 있는 기술을 개발하고 있다.
◇물질개발=바이오물질을 필요한 부문에 응용하려면 거기에 적합한 생체호환성, 내구성, 생물분해성 등을 디자인해 넣어야 한다. 또 이식장치를 개발하기 위해서는 복잡한 3D형태의 제품을 만들 수 있는 기술을 개발하여야 한다. 연구원들은 바이오물질의 표면화학을 특성화하고 제어함으로써 생물기능을 갖게 하는 데 노력을 기울이고 있다. 뼈, 교원질(膠原質), 섬유소 등 생체 구조물질의 내용을 파악하면 새로운 바이오물질을 개발할 수 있을 것이다. 이러한 자연물질은 갱생할 수 있을 뿐 아니라 생물분해가 쉽게 이루어지기 때문에 합성물질보다 유용하다. 또한 생체 의사(擬似)처리 기술과 나노기술의 발전으로 세포배양을 위한 복잡한 3D구조물을 제공할 수 있게 됨으로써 인공조직 생산의 길이 열릴 가능성이 있다.