과거 화장품이나 약품이 사람에게 독성이 없는지 실험하는 방법으로 동물 전임상이 요구됐었다.
하지만
1. 윤리적 문제와
2. 동물 실험 결과를 인체에 적용했을 때 효과성의 문제
로 인해 동물실험을 대체해야 한다는 인식이 EU, 미국 등을 중심으로 확산되었고,
이에 따라 다양한 기술이 개발되고, 그러한 기술과 데이터/AI 기술이 결합하여 바이오/신약 부문 혁신을 이끌고 있다.
토모큐브는 이러한 기술의 개발/고도화를 촉진하는 핵심 기술인 홀로토모그래피 현미경을 개발하는 기업으로서 동물 실험 대체, 신약 개발 수요 확대에 직접 수혜를 볼 수밖에 없는 기업이다.
그 디테일에 대해 알아보기로 하겠다.
BM의 이해
홀로토모그래피 기술의 이해
토모큐브는 홀로토모그래피(Holotomography)라는 첨단 현미경과 관련 소프트웨어 솔루션을 개발·판매한다.
홀로토모그래피 원리
홀로토모그래피는 세포나 조직을 염색하거나 손상시키지 않고도 살아있는 상태로 3차원 고해상도 관찰이 가능하다.
홀로토모그래피 장비는 레이저/LED 광원을 이용해 투과된 빛의 위상 차이를 분석함으로써 시료의 굴절률 분포를 3D 영상으로 재구성한다.
그 결과 세포 내부의 소기관(미토콘드리아, 핵, 지질 방울 등)까지 약 100nm 수준의 해상도로 선명하게 볼 수 있으며, 형광 염색 없이도 살아 있는 세포의 동적 변화를 실시간으로 장기간 추적할 수 있다.
이러한 비표지(label-free) 3D 이미징 기술은 기존 광학현미경이나 형광현미경이 가진 한계를 뛰어넘는 획기적 플랫폼으로 평가된다.
홀로토모그래피는 바이오·의료 분야를 중심으로 폭넓은 응용처를 가지고 있으며, 토모큐브는 핵심 특허를 통해 기술 장벽을 확보하고 있다.
토모큐브 공동창업자인 박용근 KAIST 교수가 개발한 핵심 알고리즘과 광학 설계는 특허로 보호되어 경제적 해자의 근거가 되고 있으며, 회사는 이 원천기술을 바탕으로 세계 최초로 2세대 홀로토모그래피 상용화에 성공했다.
시장은 토모큐브가 경쟁사 대비 5년 이상의 기술 격차를 확보하여, 파크시스템스가 자체 AFM 현미경 기술로 신시장을 개척해 성장한 것에 비견된다는 평가를 받았다.
홀로토모그래피의 활용
현재 홀로토모그래피 기술의 주고객층은 대학·공공 연구소, 병원, 제약사의 생명과학 연구자들로,
재생의학, 암연구, 병리진단 등 분야에서 신약 개발과 세포치료제 R&D중 세포 독성평가나 약물 작용 메커니즘 연구 시 살아있는 세포/오가노이드를 장기간 모니터링할 수 있는 장비로 각광받고 있다.
오가노이드란 인체 장기의 기능을 모사한 3차원 미니장기로서,
최근 동물실험을 대체할 핵심 기술로 부상 중인데,
토모큐브의 HT 장비는 오가노이드 내부를 절개 없이 그대로 들여다보며 약물 효과를 분석하는 데 최적화된 솔루션으로 평가된다.
동물실험 대체 외에도 체외수정(IVF) 분야에서는 배아를 착상 전에 비파괴 검사하여 선별하는 용도로,
체외진단(IVD) 분야에서는 혈액세포나 조직 슬라이드를 분석하는 용도로 활용 가능성이 높다.
그 결과 미국 NIH 산하 인체 종양 아틀라스 네트워크(HTAN) 사업에 토모큐브 장비가 단독 파트너로 선정되어 모든 3D 암 세포 지도 데이터를 토모큐브 영상으로 구축하는 등
앞으로 홀로토모그래피 국제 표준 플랫폼으로 자리매김할 잠재력을 입증하고 있다.
또한, 향후 세포치료제 생산 공정의 품질관리(QC)나 고속 페놈 스크리닝 시장 등으로도 확대 여지가 크다.
이후로는 토모큐브의 핵심 성장 내러티브인 동물 실험 폐지의 유효성을 확인하기 위해
1) 다양한 동물 실험 대체 방법론들과
2) 각각의 방법론에 홀로토모그래피 기술이 필수적인 이유를 알아보겠다.
동물실험 대체 접근법 개요 및 비교 분석
오가노이드 (Organoid) 기술
오가노이드는 줄기세포를 배양하여 실제 장기와 유사한 미니 장기를 만드는 기술이다.
장기의 세포 구성과 구조, 기능을 시험관 내에서 재현할 수 있어 최근 큰 주목을 받고 있다.
인체 장기를 시험관에서 모사한다는 강점 때문에, 인간 세포 기반 모델로서 인간 대상 신약 검증 프로세스로서 동물실험의 유효성을 보완할 수 있는 유망한 NAM 후보로 평가된다.
기술 성숙도 : 오가노이드 기술은 지난 10년간 비약적으로 발전하여 뇌, 간, 장, 폐, 신장, 종양 등 다양한 장기 오가노이드가 연구되고 있다.
일부는 상용화 단계로, 표준화된 오가노이드 배양 키트나 서비스도 등장했다.
다만 성숙 장기와 동일한 수준은 아니며, 혈관계 등 미흡한 요소도 있어 개선 연구가 진행중이다.
재현성과 표준화 : 오가노이드는 세포가 배양 과정에서 실험실 간 프로토콜 차이로 성장 정도나 세포 구성이 달라질 수 있다.
배양 조건 표준화, 자동화 시스템, 품질기준 마련을 위해 오가노이드 크기·성숙도를 균일하게 만드는 배양 기술, 대량 자동배양 플랫폼 등이 개발되고 있어 점차 일관성이 개선되고 있다.
비용 : 배양시 전문 인력과 장기간이 소요되어 전통 2D 세포배양보다 고비용이다.
배양용 특수 배지, 매트릭스 등 소모품도 비싸다.
그러나 오가노이드 라인이 확립되면 동물실험보다 추가 실험 비용이 절감될 수 있고,
환자 유래 오가노이드를 활용한 경우 임상 일부를 대체하여 비용 절감 효과도 기대된다.
결국 현재는 추가 비용이 들지만, 향후 대량배양 기술 발전으로 단가 인하 가능성이 있다.
규제 수용성 : 현재까지 오가노이드 데이터를 직접 신약 개발 승인에 활용한 사례는 많지 않지만, 규제 당국의 관심과 수용도는 높아지고 있다.
FDA는 현대화 법안 이후 오가노이드 기반 독성 평가를 중요한 NAMs으로 언급하고 있으며,
EMA(유럽의약청)나 NIH 등도 인체 유래 모델로서 오가노이드를 인정하는 분위기다.
적합한 적용 분야 : 항암제 및 희귀질환 약효 시험 등 빅파마, 신약 개발 기업들의 투자가 집중되는 분야를 비롯하여 인체와 유사한 반응을 보는 광범위한 분야에 응용되고 있다.
실제 환자의 종양세포로 만든 오가노이드로 테스트하여 치료제를 선택하거나,
유전질환 환자의 줄기세포로 오가노이드를 만들어 신약 타겟 발굴에 쓰고 있다.
종양 분야에서는 동물 대신 환자 오가노이드로 항암제 스크리닝이 시도되고 있다.
장기-칩 (Organ-on-a-Chip, OoC)
장기-칩(Organ-on-a-Chip) 기술은 미세유체공학 기반의 칩 위에 특정 장기의 세포들을 배양하여 인체 장기의 구조와 기능을 모사하는 방식이다.
예를 들어, 폐-칩은 호흡 움직임을 모사하기 위해 탄성막을 주기적으로 늘였다 줄이며 폐포세포와 모세혈관세포를 양면에 배양하고,
간-칩은 간세포와 쿠퍼세포 등을 미세유로에 배양해 체내 간의 대사작용을 재현한다.
이런 Microphysiological System(MPS)은 장기 단위의 정밀한 생리현상을 재현하여 동물 모델의 한계를 보완하는 첨단 NAM으로 각광받고 있다.
기술 성숙도 : Organ-on-a-Chip은 초기 상용 제품이 등장한 중간 수준 성숙도의 기술이다.
현재 여러 스타트업 기업(Emulate, TissUse, CN Bio 등)이 상용 칩 플랫폼을 개발하여 제약사와 협업을 진행중이다.
간, 심장, 폐, 장, 뇌, 신장 등 주요 장기 칩이 연구 단계에서 구현되었고,
둘 이상의 칩을 연결한 “Body-on-a-Chip” 시스템도 개발 중이다.
그러나 아직 대규모 산업 표준으로 정착했다고 보기는 이르며,
프로토타입 개발 단계에서 응용 사례를 축적하고 있다.
재현성과 표준화 : 재현성 측면에서는 개선이 필요한 신생 기술이다.
GAO(미 회계감사원) 보고서는 서로 다른 연구 결과를 비교할 기준 및 검증 연구가 부족하여,
얼마나 신뢰성 판단이 어렵다고 지적하고 있다.
칩에 사용되는 세포원의 품질 편차(인간 세포 확보의 어려움)도 일관성에 영향을 준다.
현재는 각 기업/연구소마다 자체 검증에 주력하고 있고,
미국 FDA와 NIH가 장기칩 검증 워크숍 등을 개최하여 평가기준 마련에 착수하였다.
비용 : 장기-칩은 초기 비용이 비교적 높다.
칩 구동 펌프, 제어장치 등 장비, 마이크로칩 제조비 등이 소요된다.
장기적인 관점에서는 비용 절감 가능성이 있다.
칩은 동일 조건에서 다수의 반복실험이 가능하고,
실패한 후보물질을 조기에 걸러내 후속 동물실험이나 임상시험 비용을 절약할 수 있다.
또한 자동화된 멀티칩이 개발되면 고효율 대량스크리닝으로 비용/시간을 크게 줄일 수 있다.
현재로서는 초기 비용은 크지만 장기적 효율로 상쇄가 예상된다.
규제 수용성 : 규제 당국은 시범 프로그램을 가동 중이다.
FDA는 약물 유발 간독성(DILI) 예측을 위해 Emulate사의 간-칩(Liver-Chip)을 MPS 검증 파일럿 프로그램에 포함시켜, 이 플랫폼의 예측능력을 공식적으로 평가하고 있다.
또한 ‘25년 단클론항체(mAb) 독성평가에 NAM만으로 진행하는 파일럿 프로젝트를 발표하고, 선정 기업들이 주로 장기-칩 등 NAM 데이터로 안전성을 입증하도록 할 계획을 밝혔다.
프로젝트가 성공할 경우 매년 수천 마리의 실험동물을 대체할 수 있을 것이다.
다만 아직까지는 장기-칩 데이터만으로 허가받은 약물은 없으며, 보완적으로만 활용되고 있다.
적합한 적용 분야 : 장기-칩은 약물 독성 평가 분야에서 특히 유용하다.
동물과 인체 대사차이로 발생하는 간독성, 심장독성 등을 조기에 발견할 수 있다.
장기칩을 연결한 다중장기 시스템으로 약물의 흡수-분포-대사(PK : 약동학) 실험도 시도중이다.
질환 모델링 측면에서는, 폐-칩으로 호흡기 감염병 연구, 장-칩으로 장내 미생물과 장 상피 상호작용 연구, 혈뇌장벽-칩으로 중추신경계 약물 전달 연구 등이 진행중이다.
희귀질환의 경우 환자 세포로 장기칩을 제작해 병인을 연구하는 사례도 있다.
다만 현 기술로는 암처럼 복잡한 질환의 효능 평가에는 오가노이드와 함께 활용되는 등,
특정 기전 규명이나 독성 평가에 강점을 보인다.
3D 바이오프린팅 조직
3D 바이오프린팅은 바이오잉크(세포+하이드로젤 혼합물 등 생체재료)를 3D 인쇄하여 원하는 생체조직(인공 조직/장기 구조물)을 제작한다.
기존 배양 방식보다 복잡한 구조를 세밀하게 재현할 수 있어 주목받고 있다.
기술 성숙도 : 3D 바이오프린팅 기술은 연구개발이 활발하지만 상용화는 초기 수준이다.
간단한 조직(미니 간, 피부 패치 등)은 시험적으로 프린팅에 성공하였고,
몇몇 기업은 인공 피부조직이나 연골조직 등을 상용화를 시도중이다.
재생의료 분야 이식용으로 발전해오다가 최근 약물 테스트용 인공조직 적용도 시도중이다.
완전한 혈관화를 갖춘 거대 장기 프린팅은 요원하지만,
마이크로조직 수준에서는 간세포를 프린팅해 미니 간 조직을 만들거나,
종양세포+면역세포를 함께 프린팅해 종양 미세환경 모델을 만드는 등 응용 연구가 늘고 있다.
재현성과 표준화 : 디자인대로 조직을 찍어내 일관된 구조를 얻을 수 있다는 점이 장점이다.
이론적으로는 설계가 동일하면 동일 구조물을 얻을 수 있어 재현성 측면에서 잠재력이 높다.
그러나 현실적으로는 바이오잉크의 특성, 프린팅 해상도, 프린팅 후 세포의 생존과 조직화 과정 등이 달라질 수 있어 여전히 변동성이 존재한다.
최적 바이오잉크 개발도 문제이다.
아직 인체 조직과 동일한 복잡성을 완전히 모사하는 잉크는 없으며 프린팅 과정에서 층간 결합 등이 불완전하면 조직 기능에 영향이 있다.
현재는 표준화된 프로세스 확립을 위해 다중 프린팅 헤드로 다양한 소재를 동시에 출력하거나, 인쇄 도중 실시간 품질검사를 도입하는 등 정밀도 향상 연구가 진행 중이다.
비용 : 3D 바이오프린팅은 상용 바이오프린터, 세포를 생존시킬 바이오잉크(히알루론산, 콜라겐 등)와 같은 고가의 전문 장비와 소모품을 필요로 한다.
또한 프린팅한 조직을 유지하는 배양 비용, 숙련된 인력 인건비로 현재는 고비용이 소요된다.
향후 기술 성숙으로 자동화·대량화되면 단가가 낮아질 수 있지만,
아직은 동물실험보다 비용 면에서 유리하다고 보기 어렵다.
다만 동물실험으로 얻기 어려운 인간 조직 데이터를 제공함으로써 후속 개발 비용 절감 효과는 기대할 수 있다.
규제 수용성 : 바이오프린팅으로 만든 조직을 규제 시험에 활용한 사례는 거의 전무하다.
환자 유래 세포를 이용한 맞춤형 조직을 판매/이용시 윤리적 동의, 개인정보 등 문제가 있으며,
인체 이식을 염두에 둔다면 GMP 등 제조관리도 필요하다.
약물시험용으로 사용한다 해도, 그 결과를 신뢰할 만한지 규제 당국이 판단하려면 임상결과와의 대응 검증이 필수인데, 대규모 비교 연구가 부족하다.
미국 FDA, EMA 등은 바이오프린팅의 잠재력을 인지하고 업계와 협력하여 가이드 마련을 논의 중이며, 검증(예: 프린팅 조직 vs 임상 결과의 상관성 평가)을 위한 연구를 요구하고 있다.
적합한 적용 분야 : 활용처로는 신약 개발 단계의 조직 수준 약효/독성 테스트가 있다.
예를 들어 피부감작성 테스트에 인간 피부모델(프린팅한 피부) 활용을 모색하거나,
종양 미세환경 모델을 프린팅하여 면역항암제 효과를 시험하는 연구가 있다.
또한 정형외과 분야에서는 뼈·연골을 프린팅하여 기존 동물골절 모델을 대체하려는 시도도 있다.
질병 모델링 측면에서는 간 경화 조직, 심근경색 후 섬유화된 심장조직 등을 프린팅하여 병리 연구를 하는 등 활용 범위가 넓다.
장기적으로는 환자 맞춤 인공장기 제작이 목표이지만,
단기적으로는 임상 전 인간 조직 플랫폼으로서 제약연구에 공헌할 전망이다.
AI 기반 인실리코 모델링
인실리코(in silico) 모델링은 컴퓨터 시뮬레이션이나 인공지능(AI) 알고리즘을 활용하여 약물의 효과와 독성을 예측하는 접근법이다.
동물이나 실제 세포를 사용하지 않고, 기존 축적된 데이터와 이론 모델에 기반해 가상 환경에서 후보물질의 거동을 모사하는 것이다.
최근 기계학습 기술 발달로 일종의 디지털 트윈(digital twin)을 만들어 임상시험을 가상으로 시행하는 개념까지 등장하면서, 인실리코 모델은 중요한 NAM의 축으로 부상했다.
기술 성숙도 : 전통적으로 QSAR(Quantitative Structure-Activity Relationship : 정량적 구조-활성 상관관계) 모델 등이 폭넓게 활용되어 왔고,
현재는 딥러닝을 이용한 독성 예측 AI가 개발되고 있어 기술적으로 상당히 성숙한 편이다.
예를 들어, 화합물 구조로 발암성 여부를 맞추는 예측모델, 약물-타겟 상호작용을 예측하는 알고리즘 등이 이미 업계에서 사용 중이다.
또한 체내 약물 동태를 수식으로 풀어내는 생리기반 약동학(PBPK) 모델이나,
전산 유전체학을 통한 부작용 예측 등도 발전하여 실무에 적용되고 있다.
최근에는 신약 후보를 생성하는 생성모델(예: de novo 드러그 디자인)까지 등장하였다.
즉, 인실리코 분야는 다른 NAM에 비해 성숙도가 높으며, 계속 정교해지고 있다.
재현성과 표준화 : 컴퓨터 모델은 동일 입력에 동일 출력을 내므로 실험적 재현성 문제는 없지만,
모델의 예측 정확도가 관건이다.
AI 모델의 신뢰도는 학습 데이터와 알고리즘에 좌우되기에,
훈련되지 않은 영역의 화합물에 대해서는 부정확할 수 있어 모델 검증(Validation)이 중요하며,
규제 당국은 모델링 거버넌스(모델 개발·검증 표준) 마련을 검토하고 있다.
그럼에도 불구하고 완전히 동일한 절차를 반복할 수 있어 표준화가 용이하다.
OECD 등은 (Q)SAR 모델 검증 가이드라인을 이미 만들어 두었고,
예측 성능 지표(민감도, 특이도 등)로 모델의 신뢰성을 평가하고 있다.
비용 : 초기 개발비용은 높을 수 있지만, 일단 구축된 후엔 슈퍼컴퓨터나 클라우드 자원 사용료 정도로 수천~수만 화합물을 신속히 스크리닝할 수 있어, 개별 실험당 비용이 매우 낮다.
최근에는 오픈소스 툴도 많아져 활용 가능하므로, NAM 중 비용 효율은 가장 높은 편이다.
규제 수용성 : 인실리코 모델은 일부 영역에서 이미 규제 활용이 이루어지고 있다.
대표적으로 의약품 불순물의 발암성 평가에 관한 국제 지침(ICH M7)에서는 두 가지 상호보완적 QSAR 예측 결과로 발암성 우려가 낮다고 판단되면 추가 동물실험 없이 넘어갈 수 있도록 하고 있다.
Premier Research | The FDA Modernization Act 2.0: The End of IND-Enabling Toxicology Studies?
EPA(미 환경청)는 화학물질 평가 시 독성경로 모형, read-across 등 컴퓨터 예측을 활용하며,
EU REACH도 저우려 물질에 대해 동물대신 컴퓨팅 예측자료를 허용한다.
최근 FDA도 AI 기반 약물독성 예측에 관심을 표명하여, 디지털 모델링 결과를 IND 패키지에 포함하도록 권고하고 있다.
다만, 전면적인 규제 데이터 대체로 인정되려면 여전히 조심스러운 입장으로, 현재는 인실리코 예측 + 제한적 in vitro 시험으로 동물시험 면제를 검토하는 수준입니다.
하지만 Modernization Act 2.0에 따라 인실리코도 정식 시험자료로 고려하게 되어 성장이 예상된다.
적합한 적용 분야 : 인실리코 모델은 초기 후보물질 필터링, 다른 in vitro NAM에서 얻은 데이터를 통합 분석하는 보완적 툴로 활용된다.
수많은 화합물 중 독성 가능성이 높은 것이나 효능이 낮아보이는 것을 미리 걸러냄으로써 이후 실험 대상을 줄인다.
또한 기존 데이터로 학습했기 때문에 사람에 대한 예측을 어느 정도 할 수 있어, 임상 부작용 예측에도 활용된다.
약물 재창출 분야에서는 AI가 기존 약물의 새로운 적응증을 찾아내기도 한다.
당뇨병 환자 가상 시뮬레이터를 만들어 약물이 혈당에 미치는 영향을 인체 수준에서 예측하거나, 종양 성장 가상 모델로 신약의 종양축소 효과를 시뮬레이션하는 등 질환에 대한 시스템 모델링도 인실리코의 영역이다.
궁극적으로 “디지털 트윈”이라 불리는 환자 개개인의 컴퓨터 복제본을 만들어, 가상 임상시험을 돌려보는 개념까지 등장하여 임상시험 참여자 수를 줄이려는 시도가 진행 중이다.
Beyond Animals: Revolutionizing Drug Discovery with Human-Relevant Models
유도만능줄기세포(iPSC) 기반 세포 모델
유도만능줄기세포(iPSC) 기술로 분화시킨 인간 세포들은 동물세포를 대체하는 인체 고유 세포 모델을 제공한다.
예컨대 환자의 피부세포로부터 iPSC를 만든 뒤 심근세포로 분화시키면, 환자 유래 심장세포를 무한대로 얻어 실험에 쓸 수 있다.
이러한 iPSC 유래 세포(심근세포, 뉴런, 간세포 등)는 인체 생리와 유사한 반응을 보여 신약 독성 테스트 등에 활용되고 있다.
또한 특정 유전병을 가진 환자의 세포를 분화하면 희귀질환 모델이 되어 병리 연구와 약효 시험에 사용할 수 있다.
기술 성숙도 : iPSC 분화기술은 지난 10여년간 빠르게 발전하여, 상당히 성숙된 단계다.
일본, 미국 등에서 표준화된 iPSC 유래 세포(예: 심근세포, 신경세포)를 상업적으로 판매중이며,
연구자도 논문 프로토콜을 따라 비교적 손쉽게 원하는 세포를 얻을 수 있다.
다만 품질측면에서 태아기/신생아기 상태의 미성숙한 형질을 보이는 경우가 많다.
예를 들어 iPSC-심근세포는 실제 성인의 심근세포보다 소듐/포타슘 채널 발현이나 수축력 등이 미약하여, 성숙도 향상이 필요하다.
이를 개선하기 위해 장기간 배양, 기계적 자극 부여, 3D 조직화 등 방법이 개발되고 있다.
하지만 동물세포보다 인체 특성을 반영하며, 기술적으로 널리 이용 가능한 수준이다.
재현성과 표준화 : iPSC는 세포주(batch)마다 차이가 있을 수 있다.
iPSC는 공여자의 유전적 배경을 가져 공여자가 다른 iPSC 유래 세포는 반응이 달라진다.
따라서 실험마다 동일 세포주 사용이 중요하며, 변이가 적은 표준 iPSC 사용이 권장된다.
현재는 표준 reference iPSC를 설정하고, 분화된 세포의 특성을 인증하는 노력이 진행 중이다.
한편 동일한 iPSC에서 분화한 세포들은 비교적 일관성을 보여 반복 실험의 재현성은 양호하다.
표준 운영 프로토콜(SOP) 확립도 진전되어, 특정 회사/기관에서 공급하는 iPSC-심근세포는
전 세계 연구자들이 유사한 방법으로 취급하여 데이터 비교가 가능하다.
비용 : iPSC를 확립하고 분화하는 데는 상당한 비용과 시간이 소요된다.
숙련된 세포배양 인력이 필요하고, 분화 배양에는 수주에서 수개월이 걸리며, 특수한 배양배지와 인큐베이터 등이 요구된다.
상용 제품을 구입할 경우 웰당 수십만원에 달하기도 한다.
그러나 한 번 확립한 iPSC 라인은 지속적으로 증식시켜 쓸 수 있으므로,
장기적으로 동일 공여자의 일차 세포를 계속 얻는 효과가 있어 동물이나 인체 조직을 반복 채취하는 것보다 비용 효율적이다.
전통 동물실험과 비교하면, iPSC 시험은 세포 공급 구축만 되면 비용이 저렴해질 수 있습니다.
현재로서는 중간 정도 비용으로 평가할 수 있고, 대규모 제약사들은 이미 iPSC 세포 패널을 구축하여 비용 대비 효과를 입증하고 있다.
규제 수용성 : iPSC 기반 세포모델은 규제 평가에 점진적으로 도입되고 있다.
가장 선도적인 예는 심장 독성 평가 분야에서, FDA가 주도하는 CiPA(Comprehensive in vitro Proarrhythmia Assay) 계획에 iPSC 유래 심근세포 전기생리 시험이 포함되어 있다.
이는 신약의 심실부정맥 유발 위험을 기존 동물심장 시험 대신 인간 심근세포 시험+컴퓨터 모델링으로 평가하려는 국제적 노력으로, 최종 승인되지는 않았으나 많은 데이터가 축적되었다.
이처럼 특정 안전성 평가 영역에서 iPSC 모델 채택이 논의되고 있다.
아직 공식 가이드라인에 iPSC를 명시한 사례는 없으나,
FDA/NTP 등의 독성연구에서 iPSC로 만든 간세포, 신경세포 활용 사례가 증가하고 있다.
미국 Tox21 프로그램은 차세대 전략으로 iPSC 유래 간, 심장, 신경세포 등의 3D 배양 모델을 구축하여 초기 독성 스크리닝 후 심화 평가(secondary screening)에 활용중이다.
이는 규제 기관도 iPSC 모델의 가치를 인정하고 데이터를 축적하고 있음을 입증한다.
iPSC 모델은 곧 사람 장기 특이적 독성(간독성, 심장독성 등) 분야에서 동물실험을 대체하여 규제 제출자료의 일부로 받아들여질 가능성이 높다.
적합한 적용 분야 : iPSC 세포모델은 인체 조직 특이적인 약물 반응 평가에 적합하다.
대표적으로 심근세포 시트(sheet)나 3차원 심장 미세조직을 만들어 심장독성(예: QT 연장, 부정맥 유발) 테스트에 사용한다.
또한 간세포 스페로이드를 만들어 간독성 및 대사체 분석에 활용하거나, 도파민 신경세포로 파킨슨병 모델을 만들어 신약 효능을 시험한다.
희귀 유전질환 연구에서도, 환자 iPSC로 만든 세포/오가노이드를 활용해 병리기전을 규명하고 치료 후보를 찾는다.
iPSC는 환자 유래이기에 질환 모델링의 개인화가 가능하며, 세포치료제에도 응용될 수 있다.
즉, 환자별 또는 장기 특이적 반응을 알아보고자 할 때 iPSC 모델이 유용하며, 특히 심장, 신경 등 중요한 독성표적 장기들의 예측에 중요한 역할을 하고 있다.
고해상도 이미징 기반 세포 분석 (홀로토모그래피 등)
고해상도 이미징 기반 분석은 첨단 현미경 기술로 세포나 미니장기의 미세 변화를 정밀하게 관찰하여 정량적 데이터를 추출하는 방법이다.
최근 등장한 홀로토모그래피(holotomography) 기술이 그 대표적인 예로, 레이저 간섭계를 이용해 세포 내부의 굴절율 분포를 3D로 영상화함으로써 라벨링 없이 살아있는 세포의 구조와 동적 변화를 실시간으로 볼 수 있다.
이러한 기술은 직접 대체 모델은 아니지만, 다른 in vitro 대체시험에서 얻은 결과의 정밀분석과 새로운 바이오마커 발굴을 가능케 해 NAM의 효과를 극대화하는 도구로 주목받고 있다.
기술 성숙도 : 홀로토모그래피를 포함한 고해상도 세포 이미징 분야는 상용 장비가 출시되면서 연구현장에서 활용이 증가하고 있다.
예를 들어 스위스의 Nanolive社, 한국의 Tomocube社 등이 홀로토모그래피 현미경을 출시하여 생물학 연구자들에게 판매하고 있고,
제약사들도 고내용량 이미징(HCA) 플랫폼으로 도입하고 있다.
해당 기술들은 수백 nm 수준의 해상도로 세포 소기관까지 볼 수 있고,
수분 간격의 시간해상도로 며칠간 연속 촬영이 가능하여 세포 변화 추적에 유용하다.
또한 AI 영상분석 소프트웨어와 결합해 정량 지표를 뽑아내는 체계도 갖춰지고 있다.
전반적으로 이미 상용화되어 널리 쓰이는 수준이며, 계속 성능을 개선하고 있다.
재현성과 표준화 : 이미징 기술 그 자체는 물리적 장비이므로 재현성이 높다.
이미지 해석의 표준화는 과제로 남아 있으나 이제 사람의 눈에 의존하던 현미경 판독을 벗어나,
AI 알고리즘이 일관된 기준으로 세포 형태 변화를 해석하도록 하는 시도가 진행중이다.
예를 들어 세포가 죽을 때 나타나는 굴절율 변화 패턴을 AI가 인식해 세포사멸 유형(예: 괴사 vs 세포자살)을 자동분류할 수 있다.
이러한 영상 판독 표준 알고리즘이 마련되면, 고해상도 이미징 데이터의 재현성과 신뢰성은 더욱 높아질 것이다.
이미 GLP 환경에서 HCA(High Content Analysis)를 적용하는 사례도 있어,기술적 재현성은 입증되고 있다.
비용 : 고성능 이미징 장비는 초기 도입비가 매우 높다.
레이저 간섭계를 탑재한 홀로토모그래피 현미경 한 대가 수억 원에 달한다.
그러나 세포를 염색할 시약도 불필요하고, 촬영에 드는 건 전기와 인력 시간 정도로, 운영 비용은 낮은 편이다.
따라서 일단 장비를 갖추면 대량의 샘플을 저비용으로 분석할 수 있다.
동물실험은 개체 유지비, 사육비 등이 크고 시료 수가 제한되지만, 세포 이미징은 한 장비로 하루에도 수백 샘플을 찍어 데이터화할 수 있어 데이터 양 대비 비용 효율이 높다.
규제 수용성 : 고해상도 이미징은 시험 방법이라기보단 분석 수단이기 때문에 직접적인 규제 승인은 논의 대상이 아니다.
규제 제출 자료에 이미징 기반 결과를 포함하는 일은 늘고 있다.
세포독성 시험에서 단순 생사여부 대신 고용량 이미지로 세포 형태 변화를 정량화한 데이터를 제출하면 근거를 강화할 수 있다.
OECD 시험지침 중에도 현미경 평가를 일부 포함한 세포시험법이 있고,
최근에는 라벨프리(label-free) 분석의 이점이 알려지며 규제당국 관심도도 증가하고 있다.
특히 신경독성 같이 정량 지표 설정이 어려운 분야는 이러한 이미징 기반 정량화가 도움이 된다.
직접적인 규제 승인 사례는 없지만, NAM의 성과를 뒷받침하는 증거자료로서 활용되고 있다.
적합한 적용 분야 : 고해상도 이미징은 다양한 세포 수준 현상의 정밀 분석에 활용된다.
예를 들어 홀로토모그래피를 통해 세포가 약물 처리 후 부풀어오르는지,
소기관 배치가 재편되는지 등을 실시간으로 추적함으로써 약물 독성 기전을 파악한다.
면역세포와 암세포 상호작용도 3D로 관찰하여 면역항암제 작용여부를 분석할 수 있다.
세포 내부 물질농도(굴절률 분포)를 계량화하여 지방독성을 감시하거나,
핵의 응축 정도로 세포 스트레스 반응을 지표화한다.
이러한 정량 이미징은 새로운 바이오마커 발굴 수단이 되어,
동물시험에서는 얻을 수 없던 세부 정보까지 고려한 약물 안정성 평가를 가능케한다.
오가노이드나 장기칩 내부를 들여다보는 데에도 3D 이미징이 필수적이어서,
결국 다른 NAM들과 결합하여 그들의 결과 정확도를 높여주는 시너지 기술이라고 할 수 있다.
기타 인정되는 NAM 기술군
위에서 다룬 것 외에도 여러 동물대체 접근법이 국내외 기관에서 인정되고 있다.
OECD 독성시험 가이드라인에는 이미 여러 동물대체 시험법들이 등재되어 있으며,
화장품·화학물질 분야에서 널리 사용된다.
예를 들어 피부 부식·자극 시험을 위한 재구성 인간 피부모델(EpiDerm 등), 피부 감작성 시험을 위한 시험관 단백질 결합 시험(DPRA)이나 세포 활성화 시험(KeratinoSens, h-CLAT) 등이 공식 승인되어 동물 대신 활용되고 있다.
안구 자극 시험에도 정제된 단백질 혼탁도 측정법(BCOP)이나 인공각막 모델이 사용된다.
이러한 시험관 화학분석, 기존 2D 세포 기반 시험들도 넓은 의미의 NAM에 포함된다.
또한 전임상 마이크로도징(microdosing) 또는 임상0상(Phase 0)이라 불리는 기법도 있다.
극소량의 신약 후보를 인간에게 투여하여 초기 약동학과 안전성을 파악하는 방법으로,
일부 경우 동물실험을 줄이는 전략으로 활용된다.
생체 외(ex vivo) 인체 조직 활용도 NAM의 일종이다.
수술 후 남은 조직이나 공여된 인체 장기 일부를 시험관에서 배양하여 약물 반응을 보는 것으로,
예를 들면 인간 간 조직 슬라이스를 이용한 약물대사 독성 평가 등이 있다.
이는 실제 인간 조직이므로 예측력이 높지만, 공급이 제한적이라는 단점이 있다.
정리하면, NAMs에는 다양한 층위의 기술들이 포괄된다.
세포/조직 수준의 시험관 대체법,
컴퓨터를 활용한 실리코 모델,
소량 인체투여 같은 임상 대체법 등이 서로 보완적으로 쓰이며,
궁극적으로 동물 사용을 줄이고 인간 예측성을 높이는 목표를 공유하고 있다.
따라서 토모큐브가 오가노이드 관련주로 알려져 있는 상황이지만,
사실 동물실험 대체로 다양한 NAMs 중 어느 방식의 채택률이 높아지더라도 홀로토모그래피는 다른 NAM들과 결합하여 결과 정확도를 높여주는 시너지 기술로서 수요가 늘 수밖에 없다.
이에 대해 좀 더 구체적으로 알아보도록 하겠다.
다양한 NAMs에서 홀로토모그래피 기술 활용 사례
홀로토모그래피(Holotomography)는 레이저 또는 LED 광원을 이용해 살아있는 세포나 조직의 굴절률 분포를 3차원으로 측정하는 기술로,
라벨링 없이 생체시료의 구조와 변화를 실시간 관찰할 수 있는 첨단 현미경 기법이다.
토모큐브(Tomocube)는 이 분야의 선도 기업으로, HT 시리즈 현미경을 통해 해당 기술을 상용화하였다.
오가노이드(organoid) 연구에서 이미 활발히 쓰이고 있다는 전제 하에, 오가노이드 이외의 동물대체 실험 플랫폼에서도 과연 이 기술이 쓰이고 있는지 살펴보면,
Organ-on-Chip, 3D 바이오프린팅, iPSC 세포모델 등 여러 분야에서 실제 활용 사례가 있다.
Organ-on-Chip
홀로토모그래피는 이식된 장기칩 내부를 비파괴적으로 들여다볼 수 있는 3D 영상화 도구로 각광받는다.
투명한 장기칩 내부의 세포∙미생물 상호작용을 염색 없이 규명할 수 있다는 점은, 기존 방법론으로 얻기 어려운 유용한 약리학적 정보를 제공한다.
싱가포르 국립대는 장 오가노이드와 장내 미생물을 칩 위에서 공배양한 모델을 홀로토모그래피로 관찰하여, 장 조직 내부에 정착한 세균의 3차원 분포와 오가노이드 구조를 파악했다.
국내 연구팀은 간 유사체(hepatic organoid)를 칩에 배양하여 약물 반응을 평가할 때, 홀로토모그래피로 간세포 내 지질소체 형성 등 독성 지표를 정량화한 바가 있다.
이러한 활용은 Organ-on-Chip의 효능∙안전성 평가에서 홀로토모그래피가 핵심 모니터링 툴이 될 잠재력을 보여준다.
3D 바이오프린팅 분야
3D 바이오프린팅에서도 출력된 3D 조직의 품질, 세포상태 검사에 홀로토모그래피가 활용된다.
’25년 Advanced Materials에 발표된 연구에서는, 빛을 이용한 3D 프린팅으로 세포생존 조직을 제작한 후, 출력된 조직 내부의 광산물질 분포와 투과도 변화를 홀로토모그래피로 확인했다.
연구진은 인쇄 과정 중 굴절률 지표를 조정하여 조직 투명도를 향상시켰는데,
그 효과를 라벨-프리 방식의 홀로토모그래피 영상으로 검증한 것이다 (Wiley 연구).
출력된 연골 조직의 빛 투과 특성을 홀로토모그래피로 측정해 세포 생존과 매트릭스 균질도를 평가한 연구도 존재한다.
이런 사례들은 3D 바이오프린팅된 생체구조물의 비파괴 검사(NDT) 수단으로 홀로토모그래피가 유용함을 시사한다.
즉, 기존에는 조직을 염색하거나 절편을 떠서 내부를 분석해야 했던 것을, 홀로토모그래피로 실시간 내부 관찰 및 정량화가 가능해져 바이오프린팅 제품의 품질관리에 혁신을 가져올 수 있다.
iPSC 세포모델 및 기타 3D 세포배양
유도만능줄기세포(iPSC)나 중간엽줄기세포(MSC) 등으로부터 유래한 3차원 세포배양 모델에서도 홀로토모그래피 활용이 보고된다.
줄기세포를 분화시켜 조직세포로 만들 때, 과정 중 세포의 형태 변화, 세포내 소기관 발달, 축적물 형성 등을 실시간 계측하는 데 적합하기 때문이다.
’24년 한 연구는 제대혈 유래 줄기세포를 지방세포로 분화시키면서, 세포 내 지질방울(lipid droplet)의 굴절률 변화를 홀로토모그래피로 측정하여 분화 단계별 정량 분석을 수행했다.
이러한 연구는 향후 향후 세포치료제 생산 공정의 세포품질 모니터링 등에 응용될 수 있다.
Determination of adipogenesis stages of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells using three-dimensional label-free holotomography – ScienceDirect
iPSC 집락(colony) 자체를 3D로 촬영한 사례도 있다.
토모큐브에서 공개한 데모 영상에 따르면, 수백 개의 iPSC로 이루어진 콜로니를 3차원 전체 시야로 스캔하여 각 세포의 핵, 세포질 구조를 영상화하는 데 성공했다.
이처럼 홀로토모그래피는 줄기세포 배양부터 분화, 조직화에 이르는 전 단계에서 세포동태를 추적할 수 있으며, 나아가 병리 모델 (예: 암 오가노이드의 세포사멸 유형 분석 등)에서도 응용되어 세포사멸 경로를 라벨 프리로 구분하는 연구도 진행되고 있다.
3D bioprinting and label-free imaging: Bridging innovations for organoid research
종합하면, 오가노이드뿐 아니라 다양한 차세대 인비트로(in vitro) 실험 플랫폼에서 홀로토모그래피 기술이 유용한 도구로 채택되고 있음을 알 수 있다.
결론 : 어떤 방법으로 동물실험을 대체해도 홀로토모그래피는 필요
위 사례를 통해 볼 때, 동물실험을 대체하는 모든 실험방법에서 홀로토모그래피가 핵심적인 관찰∙분석 수단으로 자리잡고 있다.
투자 관점에서 다음과 같은 의미가 있다.
1) 향후 동물대체 기술 보급이 확산될수록 홀로토모그래피 장비 수요가 동반 증가한다.
실제로 Organ-on-Chip이나 오가노이드 분야의 성장률이 두 자릿수를 기록하고 있는 가운데,
해당 연구에 필수적인 라이브셀 3D 이미징 시장도 동반 성장할 것으로 보인다.
2) 경쟁 기술 대비 우위이다.
동일한 label-free 3D 현미경으로 디지털 위상차 현미경(QPI) 제품들이 있으나,
정밀도와 응용 분야 다양성 면에서 홀로토모그래피의 선점 효과가 나타나고 있다.
특히 토모큐브는 세계 최고 수준의 기술력으로 시장을 개척하여 관련 분야에서 표준 장비로 자리잡을 가능성이 높다.
결론적으로, 동물실험 대체 패러다임의 수혜를 입는 기술로서 홀로토모그래피 현미경에 주목할 필요가 있다.
토모큐브의 BM
토모큐브의 주력 제품은 홀로토모그래피 현미경 장비(HT-2H, HT-X1 시리즈)와 3D 이미지 분석용 소프트웨어다.
’16년 첫 제품 HT-1 시리즈 출시 이후 2세대 제품인 HT-2H(형광이미징 결합 모델), ’23년 출시된 HT-X1 등이 상용화되어 있다.
HT-X1은 세계 최초의 2세대 홀로토모그래피 현미경으로서 레이저 대신 LED 광원을 적용하여 노이즈를 줄이고 멀티웰 플레이트 호환성을 높이는 등 연구용에서 산업용으로의 활용도를 크게 향상시켰다.
토모큐브는 축적된 3D 세포 영상 데이터를 활용한 AI 분석 솔루션 사업으로의 확장도 추진하고 있다.
현재는 장비 매출 비중이 높으나, 향후 이미지 분석 소프트웨어를 구독형 서비스로 제공하여 신약 개발의 독성 평가, 세포 진단 등의 분야에서 부가가치를 창출할 계획이다.
한편, 토모큐브는 반도체·디스플레이 등 비바이오 분야 확장을 통해 외연 성장을 모색하고 있다.
홀로토모그래피를 이용한 3D 검사 기술을 산업용 계측장비로 발전시켜 웨이퍼 미세결함 검사나 디스플레이 패널 검사 등에 활용할 수 있으며, 산업용 분석 시장으로의 진출도 추진 중이다.
회사는 ’25년 비바이오 매출 비중 20%를 목표로 제시하며,
향후 5년 내 산업계 매출이 절반 이상을 차지하도록 노력하고 있다.
성장성
토모큐브의 타겟 시장과 성장 비전
토모큐브는 아직 매출 규모는 작지만 향후 수년간 가파른 성장세가 기대된다.
시장은 현재 초기 단계인 시장이 글로벌 제약사들의 도입 본격화로 HT 장비 판매 대수가 급증하며 ‘27년까지 연 60~80% 이상의 폭발적 매출 성장을 전망한다.
회사도 이에 대비해 연간 생산능력을 70대 → 300대로 4배 확대하는 증설 투자를 진행 중이다.
암치료 혁신 이끌 원천기술 소개…토모큐브, 차세대 플랫폼 ‘시선집중’ – 아시아경제
’25년 1월에는 토모큐브가 글로벌 톱티어 제약사와 오가노이드 분석법 공동 개발 계약을 체결하여 ’26년 하반기까지 새로운 분석 기법을 개발 중이다.
빅파마와의 협업 성과는 개발 완료 후 해당 제약사의 연구소에 HT 장비를 대량 공급하는 계기로 이어질 수 있고, 다른 제약사들로의 레퍼런스 효과도 클 것으로 기대된다.
회사는 다수의 글로벌 제약사와 다양한 협업을 통해 오가노이드 3D 이미징 국제 표준화를 주도하여 전세계 제약사들을 고객으로 확보한다는 성장 내러티브를 보유하고 있다.
세계적으로 토모큐브 장비를 활용하여 200편 이상의 학술 논문이 발표되었다.
Tomocube, Insights From the Customer ‘Holotomography 2.0’ – 바이오스펙테이터
그리고 50개국 200개 이상 기관에서 토모큐브 장비를 연구용으로 도입하고 있다.
[특징주]FDA “동물실험 대신 AI”…관련주 급등 – 아시아경제
이러한 레퍼런스 증가는 신뢰도를 높여 다른 제약사/연구소의 도입 결정에 중요한 역할을 한다.
현 시점에는 매출 기반이 좁아 변동성이 있지만,
예상대로 시장이 개화한다면 성장을 통한 규모의 경제 달성이 가능하다.
FDA의 규제 완화 일정, 주요 고객군의 투자 결정 지연시 성장 속도는 늦춰질 수 있으나,
성장의 방향성은 정해진 것으로 볼 수 있어 장기투자 대안으로 유효한 것으로 평가할 수 있다.
동물 실험 의무 폐지 메가트렌드
미국의 동물 실험 의무 폐지
토모큐브는 동물실험 의무 폐지라는 규제 환경 변화 메가트렌드에 직접적인 수혜를 받는다.
’22년말 미국 FDA Modernization Act 2.0 법안 통과로 신약 전임상에서 동물실험 요구조항이 삭제되었고,
’25년 FDA는 “앞으로 3~5년에 걸쳐 동물실험을 예외적 경우로 만들겠다”는 계획을 발표했다.
실제로 ‘26년부터 일부 항체신약 개발에 비(非)동물 대체시험 허용 파일럿 프로그램이 예고되는 등, 독성 평가에 있어 동물 대신 인체 유래 모델을 활용하는 시대가 열리고 있다.
미국 외 국가의 동물 실험 의무 폐지 현황
세계 제약시장 상위권에 위치한 유럽연합(EU), 중국, 일본 등에서는 윤리적∙과학적 근거를 바탕으로 동물실험을 폐지하거나 제한하려는 움직임이 활발히 진행되고 있다. 이러한 흐름은 동물 복지 향상과 인간에 더 적합한 대체시험법 개발 요구에 따른 것으로, 각국의 규제 변화 속도가 투자 지형에 영향을 미치고 있다.
유럽 : EU는 화장품 분야에서 가장 선도적 조치를 취하여, 2009년 원료 동물시험을 금지하고 2013년부터 모든 화장품에 대한 동물실험 및 동물실험 제품의 판매를 전면 금지했다.
Ban on animal testing – European Commission
더 나아가 EU 의회는 2021년 동물실험 완전 종료를 위한 결의안을 채택하며,
모든 산업에서 장기적으로 동물실험을 단계적으로 폐지하도록 집행위원회에 요구했다.
이에 따라 EU 집행위원회는 2023년 “Cruelty Free Europe” 시민발의를 받아들여 2026년 1분기까지 동물실험 폐지를 위한 로드맵을 마련하겠다고 공식 확인했다.
EU to finalize plan to phase out animal testing by March 2026
이 로드맵은 화학물질의 안전성 평가를 시작으로 관련 법규 (예: REACH 규정) 개정을 통해 대체시험 방법을 통합하는 계획을 담고 있으며,
2026년 로드맵 발표 후에도 대체법 개발·검증에 수년이 소요되는 점을 감안하여 점진적 시행을 예고했다.
즉, EU는 최종적으로 “동물실험 제로(Zero)” 체제로 가는 것을 목표로 하되, 과학적으로 신뢰할 수 있는 대체시험법 확보에 맞추어 단계별로 규제를 강화하는 전략을 취하고 있다.
이러한 EU의 정책 선도는 동물대체 기술 수요를 크게 창출하는 요인으로 평가된다.
중국 : 중국은 전통적으로 화장품 분야에서 동물실험 요구가 엄격했으나, 21.5월부터 중국 국가약품감독관리국(NMPA)은 일정 조건을 충족하는 경우 일반 화장품에 한해 동물실험 면제를 허용하는 상당한 완화 조치를 내놓았다.
토모큐브 BM의 성장성
이러한 신약개발 패러다임 전환 속에서 가장 주목받는 대안이 바로 오가노이드와 AI 예측모델 등 인간 중심의 신규 접근 방법(NAMs)이며,
토모큐브의 홀로토모그래피는 오가노이드 등 NAMs의 분석을 가능하게 하는 필수 인프라 기술로 주목받고 있다.
오가노이드를 자르지 않고 염색 없이 관찰할 수 있는 현미경은 홀로토모그래피가 유일하며,
동물 대신 사람 오가노이드에 약물을 투여한 뒤 홀로토모그래피로 이미지를 찍어 약효와 독성을 평가하는 신약개발이 조만간 가능해질 것으로 전망된다.
머크(Merck)는 ’22년 말 네덜란드의 오가노이드 기업 HUB(휘브레흐트 오가노이드 테크놀로지)를 인수하는 등 빅파마들의 오가노이드 R&D 투자가 활발하다.
글로벌 제약사 로슈(Roche)는 기존 동물시험으로 확인하지 못한 신약 후보물질의 독성을 인간화 오가노이드에 홀로토모그래피로 투과관찰하여 발견해내고, ’23년 IHB라는 오가노이드 연구소를 설립하였다.
이러한 동물실험 대체법 표준화 흐름 속에서 토모큐브는 필수 장비 공급자로서 막대한 수혜를 입을 것으로 기대된다.
점유율 현황 및 전망
기술 선도에도 불구하고 낮은 점유율
토모큐브는 홀로토모그래피 현미경 분야에서 세계적 수준의 기술력을 보유한 선도 기업이다.
그러나 전 세계 시장에서 차지하는 매출 비중은 매우 미미한 수준이다.
’24년 기준 글로벌 홀로토모그래피 관련 현미경 시장 규모는 약 $450M으로 추정된다.
Holographic Microscopes Market Size, Trends, SWOT & Forecast
반면 토모큐브의 ’23년 연매출은 약 37.5억원(약 $3M) 수준으로, 1% 미만의 점유율이다.
낮은 점유율은 스타트업인 토모큐브가 초기 글로벌 영업망과 마케팅이 취약하여 기술 대비 판매 확장이 더디었던 것으로 보인다.
또한 초기 제품의 한계도 영향을 주었다.
토모큐브 1세대 장비(레이저 기반)는 노이즈 제거를 위한 보정 작업이 필요하고 숙련된 사용자가 아니면 고품질 이미지를 얻기 어려워 제품 활용도를 떨어뜨렸다.
이러한 기술적 제약은 ’22년 출시된 2세대 HT-X1을 통해 상당 부분 개선되었지만, 그 전까지는 시장 초기 선점에 어려움을 준 것으로 보인다.
높은 점유율을 보이는 경쟁사, Nanolive
Nanolive(Nanolive SA)는 토모큐브와 동일한 3D 홀로그래픽 현미경 분야의 대표적 경쟁 기업으로서, 현재 토모큐브보다 높은 시장 점유율을 차지한다.
Nanolive는 스위스에 본사를 둔 기업으로, 토모큐브보다 먼저 ‘10년대 중반부터 3D 홀로토모그래피 제품(“3D Cell Explorer” 시리즈)을 출시하여 선발주자 이점을 누렸다.
Nanolive는 공격적인 글로벌 마케팅과 영업망 구축을 통해 시장을 개척하였고,
그 결과 제약사와 바이오텍 등 유수의 산업 고객을 다수 확보하고 있다.
실제로 암젠(Amgen)과 같은 글로벌 제약사가 Nanolive 장비를 연구에 활용하여 논문을 발표하는 등, 제약·바이오 분야에서 기술 인지도를 높였다.
기술 측면에서도 고객 요구에 민첩하게 대응한 전략으로 점유율을 확보했다.
멀티웰 플레이트를 활용한 대량 분석 니즈가 대두되자 일찍이 전용 96웰 플레이트를 개발하여 다중 샘플을 동시에 측정할 수 있는 솔루션을 제공했다.
이는 레이저 간섭 특성상 기존 현미경에 일반 플레이트를 쓰기 어려운 문제를 자체 커스터마이징으로 해결한 것으로, 해당 기능을 토모큐브보다 앞서 제품화한 강점이 있다.
이 밖에도 AI 기반 이미지 분석 소프트웨어와 응용 분야별 솔루션(예: T세포 분석, 지질체 분석 키트 등)을 갖춰 사용자 편의를 높이고 연구 생산성을 강조해 왔다.
이러한 기술 및 사업상의 강점을 바탕으로 Nanolive는 ‘24년에만 100편 이상의 고객 연구 논문을 창출하는 등 학술 시장 영향력을 확대했고,
지속적인 투자 유치를 통해 미주 및 아시아 시장에도 법인과 인력을 배치하여 글로벌 영업력을 강화해 왔다.
반면 토모큐브는 후발주자로서 기술 개발에는 성공했지만 이러한 시장 선점과 고객 확보 측면에서 뒤처진 결과, 현재까지 전체 홀로토모그래피 시장에서의 점유율이 낮게 나타나고 있다.
토모큐브의 향후 점유율 확대 전략 및 가능성
향후 토모큐브가 시장 점유율을 높이기 위해서는 기술력 이외의 사업 역량 강화가 필수적이다.
토모큐브는 글로벌 마케팅 및 브랜드 인지도 제고를 위해 ’24년말 IPO 이후 유럽 및 미주 시장에 전문 영업인력 채용과 대리점망 확대를 추진하고 있다.
’25년 토모큐브는 그동안 프랑스에서만 제품을 판매하던 유럽 파트너사를 통해 영국 및 아일랜드까지 공식 유통망을 넓혔다.
해외 유통 채널 강화는 잠재 고객에 대한 접근성을 높여 줄 것으로 기대된다.
고객사의 레퍼런스 확보도 중요한데, 토모큐브 장비를 활용한 연구 논문은 전 세계적으로 누적 200편 안팎으로 보고되어 아직 경쟁사 대비 부족한 편이다.
앞으로 학계 및 산업계의 핵심 연구자들과 협업하여 성공 사례와 논문 발표를 늘림으로써 잠재 고객의 신뢰를 높여나갈 필요가 있다.
제품 포트폴리오 확장도 한 방법인데, 토모큐브는 이미 HT-X1 Plus, HT-X1 Max 등 차세대 모델 개발과 더불어 AI 기반 소프트웨어(TomoAnalysis)를 업그레이드하며 사용자 편의성과 데이터 분석 기능을 강화하고 있다.
이처럼 토털 솔루션 제공으로 고객 락인을 높이는 전략도 유효한 것으로 보인다.
마지막으로, 적용 분야 다변화를 통한 새로운 수요 창출도 눈여겨볼 만하다.
토모큐브는 최근 핵심 기술을 응용해 반도체/디스플레이 비파괴 검사용 장비(HT-T1, HT-R1)를 선보이는 등 산업용 계측 시장으로 진출하고 있다.
이는 바이오 연구 시장 외에 반도체 후공정 검사 등 산업 분야 매출을 추가 확보하려는 전략으로,
향후 회사의 매출 기반을 한층 확대시킬 수 있는 요소이다.
이러한 전략을 뒷받침하는 토모큐브의 원천기술과 그에 대한 특허를 경제적 해자의 근거로서 알아보겠다.
경제적 해자 : 원천기술 특허에 기반한 무형자산
토모큐브 기술의 우월성
토모큐브가 보유한 경제적 해자(Competitive Moat)는 앞서 언급한 원천특허 기술력과 선도적 시장 지위에서 나온다.
현미경 업계에서 스위스의 나노라이브(Nanolive)가 가장 직접적인 경쟁 상대로 거론된다.
나노라이브는 ’10년대 중반 토모큐브와 비슷한 홀로토모그래피 1세대 기술을 최초로 상용화하여 3D 홀로그래피 현미경인 “3D Cell Explorer” 등을 판매하고 있다.
그러나 나노라이브 장비는 복잡한 레이저 기반 광학계로 구성되어 사용이 비교적 까다롭고,
촬영 과정이 여러 단계로 나뉘어 있어 실험 효율이 떨어지며,
두꺼운 오가노이드 시료를 관찰하기 어려운 단점이 지적되어 왔다.
[동물실험 폐지 명암] 투심 쏠린 토모큐브, 빅파마가 주목하는 까닭① – 팜이데일리
토모큐브는 이러한 문제를 해결한 2세대 기술을 세계 최초로 선보이며 원클릭으로 두꺼운 3D 시료 촬영이 가능해졌다.
실제로 토모큐브의 최신 HT-X1 Max 모델(2025년 출시 예정)은 500μm급 대형 오가노이드까지 커버 가능한 업계 유일 장비로 개발되고 있으며,
멀티 광원 기술로 측정 가능한 두께 범위를 기존 대비 2배 이상 늘렸다.
반면 경쟁사들은 아직 이러한 수준에 미치지 못해 얇은 시료 위주로만 분석 가능하거나 일부 기능(예: 멀티웰 플레이트 호환 등)에서 제약이 있다.
업계는 오가노이드를 썰지 않고, 염색 없이 볼 수 있는 현미경은 홀로토모그래피가 유일하다고 평가하고 있어 현재 토모큐브 기술을 완전히 대체할만한 경쟁사는 부재한 상황이다.
경쟁솔루션
다른 경쟁 솔루션으로는 전통적인 형광 공초점 현미경이나 라이트시트 현미경 등이 있다.
독일 Zeiss 등의 업체가 판매하는 라이트시트(Light-sheet) 현미경은 살아있는 생물을 3D로 촬영할 수 있지만,
시료를 형광표지 해야 하고 시료 손상 및 광독성 문제로 장시간 동적 관찰에 한계가 있다.
공초점 현미경 역시 고해상도 3D 이미징은 가능하나 염색 과정으로 인한 세포 변형과 관찰 시간이 제한적이라는 문제가 있다.
이와 비교할 때 토모큐브 HT 기술은 비표지 방식으로 수일 이상 세포를 추적할 수 있고,
정량적인 굴절률 데이터 산출이 가능하다는 강점이 있다.
즉 생체 시료의 “있는 그대로” 상태를 관찰하면서 동시에 AI를 통한 정밀 분석(예: 세포 부피, 굴절률 분포 정량화 등)이 이루어지므로, 데이터의 깊이와 신뢰도 측면에서 경쟁 우위를 가진다.
암치료 혁신 이끌 원천기술 소개…토모큐브, 차세대 플랫폼 ‘시선집중’ – 아시아경제
또 다른 잠재 경쟁군으로 디지털 홀로그래픽 현미경(DHM) 분야의 업체들이 있다.
스위스의 LynceeTec, 스웨덴의 PHI(Phase Holographic Imaging), 벨기에의 Ovizio 등이 레이블프리 위상영상 기술을 보유하여 세포 관찰 솔루션을 제공하고 있다.
그러나 이들 대부분은 2차원 위상 영상이나 제한적인 3D 분석만 지원하거나,
세포 배양 공정 모니터링 등 특정 용도에 집중되어 있어 토모큐브의 전방위적인 3D 분석 능력과는 차별화된다.
PHI社의 홀로모니터(HoloMonitor)는 세포 증식 추적 등의 용도로 쓰이는 소형 기기이고,
LynceeTec의 DHM은 주로 물리계측이나 2D/표면 관찰에 강점이 있는 반면,
토모큐브 HT는 세포 내부 입체구조까지 재구성하는 정밀함을 갖추고 있다.
더욱이 토모큐브는 NIH 협력을 통해 오가노이드 분야 국제표준화를 선도하고 있기 때문에,
향후 표준 채택에 따른 네트워크 효과까지 기대할 수 있다.
만약 토모큐브 장비로 생성된 데이터 포맷과 분석방법이 규제기관이나 업계 표준이 된다면,
후발 경쟁자들은 해당 에코시스템에 진입하기 어려워지는 진입장벽이 생깁니다.
이처럼 특허 보호, 기술격차, 표준화 선점, 데이터 누적 등이 어우러져 토모큐브는 견고한 경제적 해자를 구축해가고 있습니다.
파괴적 기술의 대두 가능성
현재 홀로토모그래피는 라벨-프리(무염색) 3D 생체이미징 분야에서 가장 앞선 기술로 평가받고 있지만, 기술진보 속도가 빨라 혁신 기술의 등장 가능성을 배제할 수 없다.
단기에 홀로토모그래피와 직접 경쟁하는 완전히 새로운 원리의 기술은 아직 알려져 있지 않다.
홀로토모그래피는 75년 이상 발전해온 정량위상이미징(QPI) 기술의 정점에 선 응용으로,
현 시점에서는 동일한 역할을 수행하면서 크게 진일보한 방법이 제시되지는 못하고 있다.
다만, “대안 기술”의 관점에서 몇 가지 가능성을 논해볼 수 있다.
홀로토모그래피 자체의 진화
완전히 새로운 원리가 아니더라도, 현행 홀로토모그래피에 인공지능(AI)과 결합한 개선이 가속화되고 있다.
예컨대 낮은 신호 대 잡음비의 영상을 AI로 보정하여 해상도를 높이거나,
위상영상만으로는 구분 어려운 세포 구성요소를 딥러닝으로 식별하는 등 컴퓨테이셔널 기법이 도입되고 있다.
이러한 접근은 별도의 형광표지 없이도 특정 세포 소기관이나 단백질 위치를 간접적으로 알아내는 가상 염색 기술로 이어지고 있으며,
향후 정량위상이미징(QPI)의 부족한 특이도(specificity)를 보완함으로써 활용 범위를 넓혀줄 것으로 기대된다.
홀로토모그래피 기술보유 기업 입장에서는 장비에 AI 소프트웨어 업그레이드를 통해 성능을 향상시키는 방향으로 발전함으로써,
경쟁 기술이 나오더라도 홀로토모그래피 2.0으로 우위를 유지할 수 있는 전략이다.
실제 KAIST 연구팀과 토모큐브는 이러한 AI 접목 및 다양한 빛 제어 기술을 꾸준히 연구하여,
지난 10여 년간 해당 분야의 글로벌 리더로 자리매김해왔다.
다른 광학 이미징 기술과의 융합 또는 새로운 변형
기존 형광 현미경의 분자 특이성을 홀로토모그래피와 결합한 다중모드 현미경이 등장할 수 있다.
토모큐브는 2017년에 홀로토모그래피와 형광방식을 결합한 장비(HT-2H)를 출시한 바 있고,
이탈리아의 CrestOptics와 제휴하여 홀로토모그래피에 고속 스캐닝 형광 이미징을 결합하는 플랫폼을 개발 중이다.
또한 초고속 스캔이나 고심도 3D 이미징 측면에서 다른 접근법이 연구될 수 있다.
예컨대 레이저 대신 LED 광원으로 노이즈 문제를 해결한 것처럼, 향후 광원이나 광학계의 혁신으로 더 깊은 조직을 높은 해상도로 실시간 관찰하는 개선이 나올 수 있다.
또는, 라만 분광현미경이나 브릴루앙 현미경처럼 시료의 화학적 조성이나 기계적 성질을 측정하는 비표지 기술들도 발전하고 있어,
장차 이들을 3D 이미지와 결합하면 홀로토모그래피 이상의 정보량을 제공하는 시스템이 될 가능성이 있다.
이러한 것들은 기존 홀로토모그래피를 바로 대체한다기보다 보완·확장하여 업그레이드시키는 방향으로 진행될 가능성이 더 높다.
완전히 다른 원리의 혁신적 바이오센서/이미징
전기생리학적 실시간 측정이나 마이크로칩 기반 라벨-프리 센서 등이 발전하여,
세포의 상태 변화를 이미지 대신 전기신호 등으로 고밀도 분석하는 접근도 생각해볼 수 있다.
하지만 이러한 기술들은 현 단계에서 홀로토모그래피처럼 직접 세포의 3D 구조 변화를 눈으로 보면서 정량화하는 수준에는 이르지 못했다.
초고속 고해상도 형광 이미징을 활용한 미국 Eikon Therapeutics사의 사례처럼,
라이브셀 이미징을 산업화 수준으로 구현하려는 시도는 있으나,
이는 세포에 형광표지를 붙여 단일 분자 움직임을 추적하는 방식이다.
즉 비침습적이라는 홀로토모그래피의 장점을 갖고 있지 못하며, 관찰 시간도 한정적이다.
(형광물질의 광표백 & 세포독성 문제가 있음)
따라서 Eikon 등의 기술은 신약 표적 발굴 등 특정 목적에 강점이 있지만,
세포 전반의 상태를 장기간 모니터링하는 동물대체 독성평가 측면에서는 홀로토모그래피와 지향점이 다르다.
결론 : 단기간에 홀로토모그래피를 대체할 기술은 없다
정리하면, 현재로서는 홀로토모그래피를 단숨에 대체할 “상위호환” 기술은 등장하지 않았으며,
오히려 홀로토모그래피 기술 자체가 AI 통합, 멀티모달 융합 등으로 진화하며 선도적 위치를 유지하고 있다.
다만 과학기술의 특성상 경쟁은 계속될 것이어서, 한계를 극복하려는 다양한 연구가 진행중으로, 향후 홀로토모그래피에 가까운 경쟁 기술이 출현하거나 한 단계 업그레이드된 차세대 기법이 나올 가능성은 있다.
토모큐브도 이를 인지하여 차세대 기술 개발(R&D)에 힘쓰고 있는 만큼,
당분간은 홀로토모그래피가 동물대체 이미지 분석의 표준으로 자리잡으면서,
동시에 미래 기술과의 경쟁 및 접목을 통해 발전해나갈 것으로 예상된다.
R&D 역량 : 경쟁사 Nanolive와의 비교
핵심 기술 측면에서 볼 때, 토모큐브는 2023년 차세대 제품 HT-X1을 선보이며 홀로토모그래피 기술의 2.0 시대를 열었다.
제품 개발과정을 통해 토모큐브의 R&D 역량과 전략적 우위를 엿볼 수 있다.
토모큐브는 초기 제품들이 연구현장에서 쓰이기 시작한 시점부터 내부적으로 위기의식을 가지고 새로운 플랫폼 기술 개발에 착수했다.
박용근 CTO는 “이미 5년 전부터 새로운 원리가 필요하다고 판단했다”며,
기존 레이저 기반 제품에서 나타난 노이즈 문제와 멀티웰 플레이트 적용 한계를 해결하기 위해 KAIST와 함께 근본적인 원천기술을 새로 개발했다.
그 결과물이 세계 최초의 LED 광원 기반 홀로토모그래피 현미경(HT-X1)이다..
레이저 대신 LED를 써서 간섭 노이즈를 줄이고 자동초점 기능을 갖춤으로써,
이미지 재현성 향상과 사용자 편의성을 대폭 높였다.
또한 별도 특수 소모품 없이 기존 표준 멀티웰 플레이트를 그대로 활용할 수 있게 설계하여,
제약/바이오 기업들이 원하는 동시다발 대량 실험(high-content screening)을 수월하게 할 수 있도록 했다.
결국 토모큐브는 사용자 니즈를 철저히 수렴하여 “고객을 바꾸지 않고 기술이 적응한다”는 철학으로 R&D를 진행했고, 시간이 걸리더라도 근본적인 기술 혁신을 선택하였다.
이러한 접근은 광학 설계력과 시스템 통합 능력이 뒷받침되어야 가능하며,
토모큐브는 KAIST 연구진과의 긴밀한 협업을 통해 그런 역량을 구축해왔습니다.
반면 나노라이브는 초기 혁신을 상용화한 이후 점진적 개선과 제품 확장에 주력해왔다.
예를 들어 나노라이브도 토모큐브와 마찬가지로 형광 채널이 포함된 모델을 선보였고,
’19년에는 자동화된 멀티웰 라이브셀 이미징 시스템(CX-A)을 출시하여 한번에 96개 웰을 모니터링할 수 있는 솔루션을 내놓았다.
그러나 앞서 언급한 토모큐브의 LED 도입과 같은 광학 원리의 획기적 변화는 나노라이브 제품에서 아직 확인되지 않는다.
나노라이브 역시 멀티웰 수요를 인지하여 특수 맞춤형 96웰 플레이트를 개발, 자사 현미경에 적용하도록 했지만,
이 경우 현미경에 맞추느라 웰 깊이가 얕아져 일반 플레이트 대비 용량이 1/3~1/4로 줄어드는 한계가 있었다.
또한 재질이 변경된 전용 플레이트는 연구자들이 품질관리 문제로 선호하지 않을 수 있고,
다른 장비로의 활용에도 제약이 생긴다.
즉 나노라이브는 기존 레이저 기반 시스템의 제약을 우회하기 위해 그런 해결책을 택했지만,
토모큐브처럼 근본을 재설계하지는 않았다.
나노라이브의 R&D 투자 수준을 가늠해보면,
다수의 국제 특허를 보유하고 있고 지속적으로 자금을 유치하여 제품화를 이어왔다.
실제 ’20년대초 약 2천만 달러 규모의 투자를 받아 AI 기반 소프트웨어(Eve 플랫폼)와 고속 이미징 장비 개발에 나서는 등 성장 의지를 보였다.
또한 제품 라인업을 늘리고 (현재 Explorer 시리즈, CX-A 등),
사용자의 이미지 분석 편의를 높이는 클라우드 서비스도 제공하고 있다.
다만 기업 규모나 연구 저변에서 토모큐브와 차이가 있습니다.
토모큐브는 한국 내 탄탄한 광학공학 인프라(KAIST 등)와 정부 지원과제 등을 통해 기술력을 축적한 반면, 나노라이브는 비교적 소규모로 시작하여 글로벌 판매망을 통해 시장을 개척하는 전략이었다.
그 결과 토모큐브는 기술적 난제 해결에 집중하면서 5년여의 긴 개발기간을 투자해 새로운 플랫폼을 완성할 수 있었고,
나노라이브는 한발 먼저 시장을 형성하며 사용자의 피드백을 빠르게 반영하는 민첩성을 보였다.
현재 평가는 토모큐브가 기술적인 완성도 면에서 한층 앞서 나간 것으로 보이며,
나노라이브도 이에 대응해 기술개발을 계속 진행 중인 것으로 추정된다.
R&D 프로세스와 역량의 상대우위를 정리하면,
1) 토모큐브 : 사용자 요구를 반영한 근본적 기술혁신 주도, 대학-산업 연구협력을 통한 원천기술 확보, 다년간의 개발을 견딜 수 있는 기술 인내심과 투자. 그 결과 멀티웰 대응, 노이즈 제거, 고재현성 등 경쟁사가 풀지 못한 문제를 선도적으로 해결
2) 나노라이브 : 분야 선구자로서 시장 개척 경험, 비교적 빠른 제품 사이클로 피드백 반영 능력, 형광결합이나 자동화 등 제품 확장 역량. 그러나 핵심 원리에서는 초기 기술에 기반한 점진적 개선에 머무른 측면
정도로 정리할 수 있다.
양사 모두 뛰어난 기술을 보유하고 있으나,
토모큐브는 기술적 난제 해결과 플랫폼 재창조를 통해 현재 한 단계 도약한 포지션을 차지했고,
이러한 R&D 리더십이 경쟁 우위를 만들어내고 있다.
나노라이브가 향후 토모큐브와 유사한 혁신을 도모할지, 혹은 다른 차별화된 기술경로를 갈지는 지켜봐야겠지만, 당분간은 토모큐브의 홀로토모그래피 2.0이 기술 경쟁에서 앞서 있다.
전환비용 측면
생명과학 연구장비 분야에서 전환 비용은 주로 장비 재구매 비용, 사용자 재교육, 데이터 연속성 등이 영향을 미친다.
나노라이브 장비를 쓰던 연구소나 병원이 토모큐브의 홀로토모그래피 현미경으로 전환하는 경우전환의 난이도 자체는 그리 높지 않다.
두 장비 모두 목적과 원리가 유사하므로, 한 기기에서 얻은 데이터와 다른 기기의 데이터가 본질적으로 상충되지는 않는다.
다만 구매 비용이 가장 큰 요소인데, 첨단 현미경의 가격이 수억 원대에 달할 수 있어 동일 목적의 기기를 중복 구매하는 것은 부담이다.
따라서 이미 나노라이브를 보유한 기관이라면, 기존 장비로 해결하지 못하는 문제를 토모큐브 장비가 확실히 해결해주거나 (예: 더 두꺼운 조직/오가노이드 관찰, 노이즈 없는 선명한 영상 등), 장비 노후화로 교체 시기가 온 경우 등에 전환이 이뤄질 가능성이 높다.
다행히 토모큐브의 신형 HT-X1은 사용 편의성과 성능 면에서 큰 진전을 이뤄 숙련자뿐 아니라 초심자도 쉽게 고품질 이미지를 얻을 수 있는 장비로 나왔고,
별도 소모품 없이 표준 실험소모품(멀티웰 등)을 그대로 사용할 수 있어 기존 실험 흐름을 바꿀 필요도 없다.
이는 전환 장벽을 낮추는 요인이다.
나노라이브 사용자가 토모큐브로 바꾸면 익숙한 배양용 플레이트를 그대로 쓰면서, 더 깨끗하고 자동화된 이미징을 얻을 수 있으므로, 추가 교육이나 프로토콜 변경 부담이 적다는 장점이 있다.
그러나 현실적으로 토모큐브의 시장 확대는 굳이 경쟁사 고객 뺏기보다는 새로운 수요 창출에 크게 의존할 것으로 보인다.
이 분야 전체가 아직 급성장하고 있는 초기 시장 단계이기 때문이다.
전 세계의 수많은 연구소, 제약회사, 병원들이 이제 막 3D 셀 이미징의 필요성과 가치를 인식하고 있다.
다시 말해 잠재 고객층 중 상당수는 아직 나노라이브도, 토모큐브도 도입하지 않은 상태이다.
토모큐브 경영진 역시 첫 제품은 주로 학술연구 시장에 보급했고, 최신 HT-X1은 제약회사, 바이오텍 등 산업 고객과 대형 연구소를 겨냥해 개발했다고 밝힌 바 있다.
실제로 “기존 제품이 연구시장에 머물렀다면 신제품은 산업에 바로 적용될 수준”이라는 설명처럼, 새로운 수요처(제약사들의 약물 스크리닝, 대형 병원의 임상연구 등)를 공략하여 시장 파이를 키우는 전략을 취하고 있다.
따라서 단기간에 경쟁사 장비를 밀어내고 치환하기보다는, 새롭게 장비를 도입하려는 고객을 선점하는 것이 더 큰 비중을 차지할 전망이다.
브랜드 신뢰도나 레퍼런스(참고 사례) 측면에서도, 현시점에서는 어느 한쪽이 절대적이지 않다.
나노라이브가 먼저 시장에 나온 덕에 일부 선도 연구실에서 나노라이브 기기로 낸 연구 결과들이 있지만 토모큐브 장비로 쓴 논문도 전 세계 200편 이상 축적되어 있다.
주요 대학·연구기관들이 두 기기를 모두 활용한 사례도 있어, 고객층이 반드시 한 브랜드에 묶여있는 상황은 아니다.
오히려 많은 경우 둘 다 써보고 더 나은 쪽을 선택하거나, 용도에 따라 병행 사용할 수도 있다.
시장이 초기 단계이기 때문에 “절대 강자” 브랜드 파워는 아직 약하고, 사용자들은 기술 스펙과 성능을 중시해 합리적으로 구매 결정을 내리는 경향이 있다.
이는 토모큐브처럼 기술적 강점을 가진 후발주자에게 유리한 환경이다.
또한 주요 고객군에 따라 전환 이슈가 다르게 나타날 수 있습니다. 제약·바이오 기업의 경우, 새 기술 도입에 적극적이고 재무적 여력이 커서 최신 최고 성능 기기를 선호하는 경향이 있다.
이들은 기존에 나노라이브를 썼더라도, 토모큐브가 더 우수한 성능을 입증하면 추가로 도입하거나 교체할 가능성이 높다.
반면 대학 연구실이나 병원 연구팀은 예산이 한정되어 있고 이미 익숙한 장비를 계속 쓰는 보수성도 일부 있으므로, 쉽게 기기를 바꾸지는 않을 것입이.
그렇지만 이들도 신규 도입 시에는 최신 기기를 검토하므로, 앞으로 처음 3D 홀로그래피 현미경을 들이려는 연구실들은 토모큐브 쪽을 택할 확률이 커진 상황이다.
결론적으로 나노라이브 사용자들이 당장 대거 토모큐브로 갈아타는 형태의 시장재편은 제한적이겠지만, 애초 시장이 성장세에 있으므로 신규 고객 확보를 통해 토모큐브의 침투율은 급격히 높아질 것으로 예상된다.
전환 비용이 아주 높지는 않으나 예산 이슈로 속도가 조절될 뿐이며,
토모큐브가 확실한 기술적 우위와 폭넓은 활용성을 입증할 경우 점진적으로 기존 사용자의 교체 수요도 발생할 것이다.
현재로서는 시장 초기 단계인 만큼 브랜드보다는 성능과 활용도가 승부처이고, 토모큐브는 이 부분에서 강점을 보이므로 향후 연구소, 기업, 병원 등 다양한 고객층에 걸쳐 채택이 확대될 것으로 보인다.
’18년 기준 이미 세계 유수의 생명과학 연구기관과 진단 시설들이 토모큐브 HT-1을 도입했고,
각 지역에 전문 딜러망을 구축하여 판매·지원 중이라고 보고되었는데, 이후 신제품으로 그 폭을 더 넓혀가고 있는 상황이다.
협상력
현재 토모큐브는 매출 성장 대비 수익성은 미흡한 초기 단계 기업이다.
아직 ’24년 매출 60억원, ‘25.1Q 매출도 6억원에 그쳐 영업손실이 지속중이다.
회사는 R&D와 인건비 추이를 고려할 때 성장 잠재력이 현실화되어 ’25~’27년 매출이 급증하면서 영업 레버리지 효과 및 판관비 효율화로 ’26년 흑자전환을 기대하고 있다.
토모큐브 “내후년 흑자 예상…5년 이상 기술 초격차”
토모큐브의 경우도 HT 장비 한 대 가격이 약 3억 원 수준으로 매우 고가이고, ’25년 출시될 3세대 HT-X1 Max는 가격을 2배 이상(예상 6~7억 원대)으로 책정할 계획이다.
3세대는 더욱 두꺼운 오가노이드 관찰이 가능한 구조로, 활용도가 더 커지면서 수요를 자극할 것으로 기대된다.(P, Q의 동반상승)
[동물실험 폐지 명암] 투심 쏠린 토모큐브, 빅파마가 주목하는 까닭① – 팜이데일리
이처럼 토모큐브는 독점적 기술을 보유함에 따라 가격 결정력을 갖고 있기 때문에, 높은 마진을 실현할 수 있다.
현재 글로벌 빅파마 등 주요 고객들은 대안이 없으므로 토모큐브 장비를 프리미엄 가격에 구매하고 있으며, 향후 표준 장비로 자리잡을 경우 가격 인하 압박 없이 안정적인 마진을 유지할 가능성이 높다.
또한, 토모큐브는 솔루션 단가를 유지하면서도 향후 AI 소프트웨어 구독료 등 부가 매출을 추가하여 복합 마진 구조를 만들 계획인데, 이는 향후 수익성을 더욱 끌어올릴 수 있는 근거가 된다.
게다가 애프터서비스, 소모품, 소프트웨어 업그레이드 등으로 추가 매출을 올리며 고객 락인 효과를 높일 수 있어 장기적인 수익 기반도 견고해질 전망이다.
단기적으로는 생산량 확대를 위한 설비투자, 인력충원, 연구개발 투자와 글로벌 마케팅 비용이 상당하여 영업적자가 불가피하다.
하지만 이러한 투자는 미래 성장 대비 선제적 비용으로 볼 수 있으며,
규모의 경제 달성 시 급격한 수익성 개선으로 이어질 수 있다.
요약하면 현 시점 수익성 지표는 낮지만, 제품의 높은 GPM과 향후 매출 급성장 잠재력을 감안하면 수익 성장 체력은 충분히 갖추고 있는 상태라고 평가할 수 있다.
자본배치
아직은 적자기업이기 때문에 자본배치 측면에서 사업을 추진하며 증명한 바는 없다.
다만, GPM을 꾸준히 개선해나가면서도 연구개발비, 판매비(마케팅)에 충분히 투자하고 있다.
이런 점에서 볼 때 작은 규모에도 불구하고 자본을 효과적으로 배치하고 있는 기업이라고 판단되었다.
밸류에이션
’23년 IPO 당시 적자기업임에도 불구하고 공모가 기준 시가총액 약 1,700억원을 평가받았고,
‘25.7.11일 종가는 시총 약 3,464억원이다.
이는 ’24년 매출 59억원 기준 PSR 58.7배에 달하는 수치로 절대적으로는 고평가로 볼 수 있다.
그러나 시장은 ’26년 이후 동물실험 대체 시장의 폭발, 차세대 신약개발 인프라의 독점적 공급자로 부상할 것을 기대하여 프리미엄을 인정하고 있다.
긍정적으로 보자면, 비교 대상 기업들과 견주어 토모큐브는 업사이드 잠재력이 상당하다.
미국의 Recursion Pharmaceuticals(Phenomic AI 신약개발 기업)은 전세계의 현미경 데이터를 활용해 AI 신약개발을 하는 회사로 시가총액이 3조원대에 이르는데, 토모큐브만이 제공할 수 있는 “비염색 살아있는 세포” 데이터는 Recursion조차 확보하지 못한 독점 자산이다.
현재 토모큐브의 시가총액은 Recursion과 비교했을 때 대폭적인 가치 재평가 여지도 있다.
또한 파크시스템스처럼, 원천기술로 새로운 시장을 개척하여 매출 1000억, 1조원대 기업으로 발돋움할 경우 현재 주가는 충분히 저평가 상태로도 볼 수 있다.
다만, 신규 기술의 상용화 속도나 규제 채택 속도가 투자자의 예상보다 느려질 경우 주가가 조정받을 가능성도 있다.
그럼에도 불구하고 윤리적, 경제적 측면에서 동물 실험 폐지는 대세이며,
홀로토모그래피 없이는 동물 실험 폐지가 불가능하고,
앞으로 AI를 활용한 신약 개발에도 활용도가 높을 것으로 예상되며,
다른 경쟁사 대비 확실한 기술 우위를 바탕으로 국제 표준 장비로 채택될 가능성이 높다.
시장 예측 기관들은 홀로토모그래피 시장에 대해 연간 60~80% 성장률을 예상하고 있는데,
모멘텀의 실현가능성과 주요국 규제기관의 우호적 태도, 빅파마 투자 현황 등을 감안하면 상당히 보수적인 추정치라고 생각되며,
’26년 흑자 전환이 현실화되면 모멘텀 대비 현재 시총은 너무나 싸다고 판단된다는 점에서 ‘25.4Q 커버 기업 편입을 검토해보려고 한다.
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