[Biomarker] 바이오마커

1. 바이오마커(Biomarker)란?

- 바이오마커란 단백질이나 DNA, RNA(리복핵산), 대사물질 등의 생체물질로 생물학적 과정 및 질병 발병과정으로 인한 몸의 변화를 측정함으로써 병에 대한 진단을 하거나 치료 이전에 약물 반응을 평가, 측정하는 등에 활용됨

- 바이오마커란, 일반적으로 단백질이나 DNA, RNA, 대사물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아 낼 수 있는 지표이다. 즉, 특정 질병이나 암의 경우에서 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료 반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 의미한다.

- 바이오마커라고 규정지으려면 갖춰야할 요소들이 있다. 정상적인 생물학적 과정, 질병 진행상황, 그리고 치료 방법에 대한 약물의 반응성을 객관적으로 측정하고 평가할 수 있는 역할을 가져야 바이오마커라고 할 수 있다.

- 바이오마커는 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 말한다. 미국 NIH의 biomarker definition working group은 1999년 "objectively measured and evaluated"를 바이오마커의 조건으로 제시하였다. 이는 바이오마커가 상태를 나타낼 뿐 아니라 변화된 상태를 측정할 수 있어야 함을 의미한다.

2. 바이오마커의 중요성

- 바이오마커는 정밀의학시대에 맞는 진단/검사 개발 및 신약 개발에 중요한 역할을 하고, 의료 기기와의 결합으로 많은 질환 진단과 치료에 응용할 수 있다.

- 의료계에서 바이오마커는 기존의 집단적 진단테스트외 경험이나 통계에 기반을 둔 치료의 범위에서 바이오마커를 통한 개인별 진단 테스트, 즉, 예측&예방 위주의 개인별 맞춤의료 시스템 구축에 큰 기반이 될 패러다임 변화의 주축이다.

3. 바이오마커의 종류와 특성

- 바이오마커는 사용 목적에 따라 여러 가지로 분류할 수 있으며, 한 가지 바이오마커를 여러가지 용도로 사용할 수도 있다.

- 용도에 따른 바이오마커의 종류와 특성

종류	특성
Target biomarker	약물 타겟의 존재를 측정할 수 있는 마커
Diagnostic (screening) biomarker	건강한 사람과 임상증상이 없더라도 어떤 질병이 시작되는 사람을 구분할 수   있는 바이오마커   - 초기 암 진단 마커가 해당함
Prediction biomarker	특정 약물에 대한 반응군과 비 반응군을 구분할 수 있는 바이오마커
Efficacy biomarker	약물 치료의 효과를 모니터링할 수 있는 바이오마커로 대리표지자   (surrogate biomarker)로도 사용될 수 있으며 신약 개발 단계에서 특정약물  에 대한 연구개발을 계속할 것인지 결정할 때 판단근거가 됨
Prognostic biomarker	질병의 예후를 알려주는 마커로서 질병의 진행 정도를 알려주는 바이오마커  - 관절염의 진행정도를 알려주는 바이오마커가 해당함
Mechanism of action biomarker	타겟에 대한 약물의 효과를 정량화할 수 있는 바이오마커
Toxicity biomarker	특정약물에 대한 부작용 증상을 나타난 그룹을 찾아낼 수 있는 마커
Translation biomarker	전임상과 임상시험에서 모두 사용할 수 있는 바이오마커 즉, 실험동물과 사람  에서 동일한 양상을 보이는 바이오마커
Disease biomarker	질환 유무 또는 임상결과를 보여주는 바이오마커
Staging biomarker	진행성질병에서 각 단계를 구분할 수 있는 마커
Surrogate biomarker	Clinical end point를 대체할 수 있는 마커

- 단계에 따른 바이오마커의 종류와 특성 (질별 발생 이후의 단계에 있어서 질병 관리에 도움을 줄 수 있는 바이오마커)

• 치료에 직접 도움을 줄 수 있어야 하며 단계에 따라 다음의 3종류로 나누어 볼 수 있다.

종류	특성
Prognostic biomarker  (예후 바이오마커)	특정 질병 세포의 자연적인 진행 과정을 예측하여 예후가 좋은 질병에서   예후가 불량한 질병을 구별하여 어떤 환자에게 치료제를 투여할 것인지를   결정하도록 도움을 주는 마커
Predictive biomarker  (반응예측 바이오마커)	환자가 특정 약물을 투여했을 때, 그 효능을 예측할 수 있도록 도움을 주는   마커
Pharmacodynamic biomarker  (약역학 바이오마커)	신약개발 초기단계에서 약물의 적정 용량을 결정하는데 도움을 줄 수 있는  마커로서 신약개발의 임상시험단계 및 그 이상의 치료단계까지도 활용 가능  한 마커

- 시장에 따른 바이오마커의 분류

• 바이오마커는 정상적인 생물학적 과정 및 발병과정으로 인한 변화, 치료적 개입에 대한 약물반응의 평가와 측정에 활용되는 지표로 생리학적 특성을 지닌 생체물질이며 시장에 따라 유전체학 (Genomics), 단백질체학 (Proteomics),  대사체학 (Metabolomics), 이미징 (Imaging), 기타 Glycomics, Lipidomics, Immunonomics 등을 포함하는 시장으로 분류될 수 있다.

4. 바이오마커의 최신 연구 동향

- 세계 바이오마커 시장은 바이오마커의 발견, 임상시험 및 분자진단 적용으로 세분화 되며, 시장의 매출규모는 전임상 및 임상 연구의 유전체, 단백질체, 대사체 바이오마커를 포함하고 있다. 현재까지는 유전체에 집중되어 있고, 제품화된 경우도 많지만, 앞으로는 바이오의약품의 성장과 함께 유전체보다는 단백질체를 기반으로 하는 바이오마커 시장의 규모가 크게 증가할 것으로 예상되고 있다.

5. 바이오마커 시장규모

- 2019년 BCC Research Biomarker Deals: Terms, Value and Trends, 2008-2018 에 따르면, 576억 달러 규모로 집계된 바이오마커 시장규모는 2023년도에는 1,500억 달러 규모에 이를 것으로 예상

• 종양영역 글로벌 바이오마커 시장은 2016년도 432억 달러 규모로 집계되었으며 연평균 성장률 14.9%의 성장률로 2023년도 1100억 달러로 성장할 예정임
• 심혈관계 글로벌 바이오마커 시장은 2016년도 57억 달러 규모로 집계되었으며, 연평균 성 장률 6.9%의 성장률로 2023 년도 109억 달러로 성장할 예정임
• 그 외 질병(신경계, 알츠하이머 등) 글로벌 바이오마커 시장은 2016년도 87억 달러 규모로 집계되었으며, 연평균 성장률 18%의 성장률로 2023년도 291억 달러로 성장할 예정임

6. 개발 또는 완성단계의 바이오 마커 (출처: Insight Pharma Reports, 2009)

목적	개발회사	제품
진단 바이오마커	Abbot	PathVysion Her-2 DNA probe kit (FISH) UroVysion Bladder ancer recurrence kit
	Myriad Genetics	BRACAnalysis (BRCA1와 BRCA2)
	AdanaGen	circulating tumor cell
	Dako	Her-2, TOP2A, EGFR, MYC의 FISH kit
	DxS	EGFR (real time PCR)
	Gen-Probe	PCA3
	Ipsogen	BCR-ABL, JAK2 돌연변이
	LabCorp	vimentin (methylation-specific PCR)
	Qiagen	High risk HPV screening
	Roche	High risk HPV screening (13 종류)
	deCODE genetics	전립선암과 유방암 발병 위험도 예측 (SNP)
	Epigenomics	Septin 9 (DNA methylation 분석, 대장암)
	Athena Diagnostics	APOE, PS, APP (알츠하이머병 발병 예측통합테스트)
	Celera	KIF6, MYH15, PALLD 등 임상 검증 중
	CombiMatrix	arrayCGH (자폐증 발병 위험도 예측)
맞춤의약 바이오마커	Roche/Affymetrix	AmpliChip CYP450 (microarray scan)
	Various companies	CYP2C9/VKORC1
	Myriad Genetics	TheraGuide 5-FU
	Dako	EGFR(copy number) Dx kit
다표지 분석어세이	Agendia	MammaPrint (70개의 유전자 활용)
	Pathwork	Tissue–of-Origin Cancer test
	Genomic Health	Oncotype DX

7. 주요 글로벌 바이오마커 개발 기업 현황

기업명	사업영역
Abbott Laboratories	Abbott는 보유하고 있는 종양(Oncology)영역 포트폴리오를 확장하기 위해서 새로운 바이오마커를 개발 중
Agile Technologies	Agile Technologies는 전 세계 시장을 타겟으로 암진단 바이오마커를 개발하는 중
Ambry Genetics	Ambry Genetics Corp.는 유전 질병에서의 임상실험 진단 시험 서비스를 제공함
Aushon BioSystems	Aushon BioSystems는 단백질 바이오마커 측정과 제품 및 서비스의 분석을 혁신적이고, 경제적인 면역분석의 플랫폼 형태로 제공함
Biomerieux	회사 내에 차별화된 바이오마커를 제공하기 위한 R&D 팀을 구축하고 있고, 이 팀은 병원과 실험 센터에서 바이오마커 확인 과정을 거치도록 시스템을 구축함
Bio-Rad Laboratories	Bio-Rad Laboratories의 경우 임상 진단 시장과 생활과학 리서치를 통해 다양한 혁신적인 바이오마커 제품에 대한 개 발, 제조, 마케팅을 하고 있음
CareDx	CareDx Inc. 는 심장 이식 수혜자를 위한 진단 감시 솔루션을 개발 및 판매를 제공하여 임상의가 환자의 평생 맞춤 치료 결정을 내릴 수 있도록 도와주는 회사임
Epigenomics AG	고유한 독점적인 DNA 메틸화 바이오마커 기술을 보유하고 있고, 환자에게 편리한 혈액을 기반으로 하는 진단 테스트를 개발 중임
Epistem	Epistem의 위탁 서비스는 신약 발견 및 개발 파이프라인을 제공함
GE Healthcare	GE Healthcare는 이미징(imaging) 바이오마커를 생산하는 주요 공급자임
Genomic Health	지놈(genome) 정보를 개인화하기 위한 실용적인 정보를 제공함. 주요 제품으로 Oncotype DX 유방암 테스트 제품이 있음
Hologic	Hologic은 진단 솔루션을 개발하여 초기 진단을 발견하여 헬스케어 공급자와 환자에게 보다 나은 치료를 제공함
Illumina	바이오마커 개발에 대한 기술적 플랫폼을 제공함. FDA 가 승인하여 임상실험단계에서 NGS(Next Generation Sequencing)1)를 시행하는 이상적인 플랫폼을 구축
Life Diagnostics	전임상 및 수의사 바이오 마커 연구 개발을 위한 ELISA 키트, SPARCL 키트, 항체 및 정제 단백질 제조
Myriad Genetics	Multi-Analyte Profile(MAP) 플랫폼을 기반으로 하는 단백질 바이오마커 제품 및 서비스를 생산하는 주요 회사임
NanoString Technologies	NanoString은 분자 진단을 기반으로 제품을 개발하는 회사임
Qiagen	바이오 발견과 승인을 하는 다양한 기술을 제공, Celgene Corp.과 바이오마커 진단 협업을 함
Quest Diagnostics	미국 임상 연구소이며, 암, 심혈관, 감염학과 신경학에 관련한 진단 테스트 서비스를 제공
Randox Laboratories	바이오마커 탐지 및 식별을 위한 진단 시약을 제공
Roche Holdings AG	바이오마커 분야 제약분야와 진단 제품에 있어서 세계적 기업
Siemens Healthcare	면역분석법, 화학, 혈액학, 분자학, 소변검사와 혈액 가스 검사 시스템(blood gas testing systems)에 대한 다양한 스펙 트럼의 정보를 제공
ThermoFisher Scientific	성공적인 바이오마커 발견 프로그램에 있어서 전문가팀을 통한 제품과 서비스를 제공하는 기업
웰바이오마커	- 2016년 시작한 국내 바이오 벤처기업  - 화학의약품과 바이오의약품을 함께 연구하는 기업  - 임상시험에 들어가는 비용을 절감하기 위해 효과가 뛰어난 유망한 후보군의 물질을 발굴하는 바이오바커 시스템 개발  - 개발전문기업인 바이오케스트와 항암 신약 후보물질을 본격적으로 개발하려 함
이뮨온시아	- 2016년 유한양행과 미국의 항체신약 개발기업 소렌토가 합작하여 설립  - 2018년 면역항암제‘IMC-001’의 임상 1상 시험계획 완료단계에 있음  - 2019년 파라투스에스피 사모투자합자회사로부터 435억 원 규모의 투자유치에 성공함  - 2021년 기업공개(IPO) 예정

[이상 바이오마커 시장동향 및 전망.pdf항암제 개발에서 biomarker의 중요성_2016.pdf[BIOECONOMYBRIEF]+Biomarker(바이오마커)+산업+현황.pdf

바이오마커를 기반으로 한 의약품 개발 동향, 바이오마커 그리고 자가항체 참조 정리 함]

*** 참조영상