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핵심기술
분자, 면역 다중진단(Multiplex diagnosis)이 가능한 코드가 새겨진 미세입자 생산기술.

최종목표
QMAPTM을 이용한 HPV, STD 복합 진단킷, 난소암 유방암 혈중바이오마커진단 킷 개발 및 인허가

개발내용 및 결과
1. ㈜퀀타매트릭스의 원천기술
(1) 코드가 새겨진 마그네틱비드생산기술
반도체공정의 미세기술을 이용하여 UV curable resin을 50um 직경사이즈에 5um이내의 이미지가 새겨 마이크로입자에 코드를 넣는 기술. 머리카락두께의 1/4사이즈

핵심기술
분자, 면역 다중진단(Multiplex diagnosis)이 가능한 코드가 새겨진 미세입자 생산기술.

최종목표
QMAPTM을 이용한 HPV, STD 복합 진단킷, 난소암 유방암 혈중바이오마커진단 킷 개발 및 인허가

개발내용 및 결과
1. ㈜퀀타매트릭스의 원천기술
(1) 코드가 새겨진 마그네틱비드생산기술
반도체공정의 미세기술을 이용하여 UV curable resin을 50um 직경사이즈에 5um이내의 이미지가 새겨 마이크로입자에 코드를 넣는 기술. 머리카락두께의 1/4사이즈의 미세입자에 이미지를 새겨 넣음
· 이미지코드 입자기술을 바이오 어세이의 다중진단에 적용. 한 검체에서 많은 정보를 얻을 수 있는 suspension array chip 방식에 접근.
· 바이오어세이 적용을 위해 resin에는 nanoparticle을 포함하여 active wash 가능. 자동화 장비 도입에 유리.
· 비드 표면(미세입자)에 biomolecules를 고정하기 위해 resin형성 후 표면을 유리입자로 코팅 및 작용기를 도입함.
· 세계적으로 Luminex와 Appliedbiosystem, illumina 사가 code bead를 상용화하였으나 본사의 기술은 형광코드를 사용하지 않아 빛, 온도변화에 코드안정성이 높고 타사대비 제조원가가 낮아 제품 경쟁력을 갖춤.

(2) 미세입자 대량생산기술
· 생산량 증대 및 기존 array chip방식과의 유사성을 위해 미세입자의 직경을 50um로 확정하여 대량생산공정을 최적화.

(3) Decoding system (QMAP reader)
어세이 후 코드를 판독 분석하는 리더 시스템개발. QMAP 리더기 시작품 개발 후 본 과제를 통해 성능개선 및 디자인과 어세이분석Software 개발완료 및 의료기기신고.
· Assay protocol 민감도, 특이도를 최적화한 protocol 확립 및 검체 테스트

(4) 진단시장 진출위한 자동화 장비 개발
어세이자동화장비 시작품으로 검증 후 검체 주입 후 결과까지 자동화장비로 진행

(5) 품질관리시스템 인증 및 의료기기 인증비드 및 진단킷의 품질관리 시스템 인증 및 CE인증
(6) STI kit 임상평가 및 허가

2. ㈜웰스바이오
(1) HPV kit의 QMAP 플랫폼 변경
HPV-O의 33종 genotyping kit를 동일한 조건으로 QMAP에 이용하여 ㈜퀀타매트릭스와 동시 시험함. 1차 임상시험 400여개를 시험 시 기존의 HPV-O 33종과 96% 유사한 결과를 확인 완료함.

(2) HPV, STD 동시검출 QMAP 키트(careGENETM HPV genotyping-S)의 반복성, 재현성, 안정성의 확인
① 반복성
careGENETM HPV genotyping-S(HPV, STD 동시검출 키트의 QMAP 플랫폼 )를 20일 동안 매일 2회의 run, 각 run 당 2회 이상 반복 측정하여 반복성을 확인.
- 모든 HPV 유전형(6, 11, 16, 18, 26, 31, 32, 33, 34, 35, 39, 40, 42, 43, 44, 45, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 61, 62, 66, 67, 68, 69, 70, 73, CT, NG, TV 총 36종)의 약양성(최소검출한계×2), 강양성(최소검출한계× 10) 에서 판정기준치인 MFI의 값이 500이상으로 예상된 결과 값을 나타내었기에 반복성을 확인.

② 재현성
- careGENETM HPV genotyping-S(HPV, STD 동시검출 키트의 QMAP 플랫폼 )를 5일 동안 두 곳의 장소에서 두 명의 시험 자가 매일 2회의 run, 각 run 당 2회 이상 반복 측정. 이때 3개의 다른 Lot의 완제품을 사용.

③ 안정성
- 0, 3, 6, 9, 12개월 매 기간 3 lot와 개봉한 1 lot를 이용하여 반복 측정.
- 냉/해동은 ‘시험완제품 1 LOT-개봉’으로 안정성 테스트 시 매번 반복. 냉동 시 amplification box는 -20℃ 이하에 보관하고, hybridization box는 2~8℃에 보관하였으며 해동 시 실온에서 30분간 녹임. 이 시험은 0~12개월까지 최소 5번 시행.
- 모든 HPV 유전형(6, 11, 16, 18, 26, 31, 32, 33, 34, 35, 39, 40, 42, 43, 44, 45, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 61, 62, 66, 67, 68, 69, 70, 73, CT, NG, TV 총 36종)의 약양성(최소검출한계×2), 강양성(최소검출한계× 10) 에서 판정기준치인 MFI의 값이 500이상으로 예상된 결과 값을 나타내었기에 12개월까지 안정성을 확인.
- 추가적으로, LOT간의 차이 확인에서도 3 LOT과 개봉한 LOT에서 12개월까지 MFI값이 500으로 안정성이 확인. 이에 따라 미 개봉 제품의 경우 12개월까지 안정성을 확인하였고, 개봉 제품도 12개월까지 5번의 냉/해동을 반복하여 안정성을 확인.
(3) HPV, STD 동시검출 QMAP 키트(careGENETM HPV genotyping-S)의 임상시험
- 임상시험은 원자력병원에서 실시하였고, STD 검체는 유투바이오를 통해 수급하여 진행.
총, 아래의 표와 같은 수량을 목표로 진행하였다. 단, 한 검체에서 중복감염이 확인되어 각 HPV 및 STD의 목표 수량 타입이 확보되면 더 이상 추가 실험을 하지 않음.
- 임상시험의료기기인 “웰스바이오㈜ careGENETM HPV genotyping kit-S”의 진양성 및 진음성 대비 임상적 민감도와 특이도는 각각 99.48%, 93.61% 로서 평가기준인 임상적 민감도 95% 및 특이도 92%에 비하여 높은 결과 보임.
(4) HPV, STD 동시검출 QMAP키트(careGENETM HPV genotyping-S)의 CE 인증
(5) HPV, STD 동시검출 QMAP키트의 국내허가 신청
< 국내허가 신청서 첨부 >

3. ㈜바이오인프라
(1) 원료물질확보
(2) 검사법 및 분석적 성능 상관성시험

(3)임상테스트 및 알고리즘 개발
◦ 다중 검사법 확립
- QMAP에서 다중 검사 수행
- 10종 마커(RANTES, desR PTAF, B2M, CA125, HE4, EGFR, CEA, ApoA1, ApoA2, RBP4)에 대해 3개 패널의 다중검사법을 확립함.

◦ 용법·용량 시험
- 검체량, 반응시간 설정 실험 수행
- 사용 bead 수, 검체 희석 완충용액, 검체 희석 배수, 세척 과정에 대해 실험하고 실험 프로토콜 확립

◦ 성능 시험
- 분석적 민감도 (최소검출한계, 측정범위)
- 분석적 특이도(간섭, 교차반응)
- 정밀도 (반복성, 재현성)
- 정확도 (시약 표준화를 위해 가능하면 WHO International standard 물질 사용)
- 상관성 시험(기본 제품과 비교 및 성능 개선)
- 마커별 측정범위를 설정함
- Matrix interference 및 교차반응이 없음을 확인함
- 다중검사 패널에 대한 정밀도 시험을 수행하여 CV 2.45 ~ 13.76% 의 재현성을 확인함
- 표준물질 및 타사 kit 검사 값과 비교하여 농도 조정
- 다중검사법(QMAP)과 단일검사법(ELISA) 간의 상관성 시험을 시행하였고 상관계수 0.95 이상의 높은 상관관계 나타냄.

◦ 내부 검증용 검체 확보
- 타 참여기관(병원)과 협력하여 연구용 검체 확보방안 강구
- 혈액은행에서 검체 분양
- 서울대학교병원(산부인과, 외과)과 협력하여 난소암 및 유방암 혈청 샘플을, 건강검진 센터를 통해 정상인 혈청 샘플을 수집하기 위한 IRB 승인 받음
- 현재 혈액은행에서 난소암 135개, 유방암 50개 검체 분양 받았고 신규로 모집해야 하는 검체 수집 과정을 마련하고 있음

◦ 임상시험 준비
- 위탁생산 업체 선정
- KGMP 시설을 보유한 주관기관인 퀀타매트릭스를 위탁생산 업체로 선정
- 알고리즘 내부 검증 (유방암 47명, 난소암 45명, 정상인 46명 검체로 자체 개발한 QMAP 플랫폼용 3종 panels 검사를 진행하고 분류모델 성능 확인함)

(4) Kit 구성 및 인허가
◦ 개발된 체외분석기용 시약의 안정성 시험
- Kit 위탁 제조
- 시제품 생산 후 안정성 시험 진행 중임

◦ 기술문서작성
- 임상시험계획승인신청과 식약처 허가에 필요한 기술문서 작성
- 정밀도, 분석적 민감도, 직선성, 교차반응, 간섭, 개봉 전후 안정성 시험 등의 자료로 기술문서 작성 완료

◦ 임상시험기관 선정 및 임상시험계획서 작성
- 임상시험기관 선정
- 임상시험계획서 작성
- 임상시험기관은 서울대학교병원으로 결정
(임상시험 책임자 진단검사의학과 송상훈 교수님)
- 임상시험계획서 작성 완료
- 식약처 허가용 임상시험계획서 IRB 승인 받음
(서울대학교병원,D-1706-031-858, D-1706-032-858)
- 서울대학교병원과 임상시험 계약 진행
- 임상 SOP 및 임상시험 기본문서 준비

◦ KFDA 임상시험계획승인 신청
- 임상시험계획승인용 자료 준비
- 임상시험계획승인신청서 제출
- 의료기기 제조업 허가 획득(서울 제5765호)
- KGMP 인증 심사 후 보완자료 제출
- 식약처 품목허가 신청용 자료 준비중
- 임상시험용 검체 확보(서울대병원 이마리아 교수님과 함께 혈액은행에서 난소암 150개, 난소양성종양 150개, 유방암 50개 검체 분양 받았고 신규로 모집한 정상인 검체 150개를 확보하였음)

- 추가 확보된 검체 일부(난소암, 난소종양, 유방암, 정상 )에 대해 QMAP 3종 panel 검사로 분류 모델 성능 검증

기술개발 배경
▶ 기술개발의 필요성
국내외 의료기기 및 진단제품은 해외 주요업체 제품들이 대부분 장악하고 있고 국내제품은 저가상품 위주로 개발 및 판매가 이뤄지고 있다. 국내의 의료기기 및 진단제품의 경쟁력 상승을 위해 원천기술 개발 및 이를 기초한 제품개발이 뒷받침 되어야 하나 외산플랫폼을 이용하여 시약 및 킷 개발에 머무르고 있다. 특히 동반진단 및 정밀진단으로 세계시장이 움직이고 있어 검체에서 다양한 환자정보를 얻는 multiplex 플랫폼의 중요도가 높아지고 있다. Multiplex 플랫폼으로 국내진단시약회사들이 이용하고 있는 Luminex는 suspension bead array system으로 code bead를 이용한다. 그러나 높은 로열티와 bead 가격정책으로 Luminex 플랫폼기반으로 제품개발을 한 국내 진단회사의 경우 높은 가격경쟁력을 확보하기 어려운 점이 있다. 또한 Laser와 flow cytometry방식을 이용한 시스템으로 환경과 운반에 매우 예민한 문제도 있다.

본 과제를 통해서 Luminex 플랫폼 기반으로 진단시약을 개발하는 기업과 다중진단의 원천기술을 확보하여 상용화하고자 하는 ㈜퀀타매트릭스의 협업을 통해 진단기술의 국산화를 이루고 세계시장에 국내원천기술로 진출하여 국내 진단시장의 선순환을 이루고자 한다.

개발 의의
진단제품의 빠른 시장진입 후에는 array system의 장점을 활용한 정밀진단, 맞춤의료 제품 개발로 고부가가치의 상품을 출시하여 국내기술의 위상을 높이고 다양한 진단상품으로 확대해 나갈 수 있다.

핵심개발 기술의 의의
㈜ 퀀타매트릭스의 원천기술은 아시아에서 최초 상용화이며 세계적으로도 Luminex, illumina, appliedbiocode사 등 3곳만이 상용화에 성공하였다.

퀀타매트릭스의 코드비드 기술은 기존회사의 제품과 달리 열, 빛, 습기 등 주변 환경요인에 매우 안정적이어서 코드 변화가 일어나지 않는다. 또한 이를 판독하는 분석 장비도 Laser 및 flow cytometry 방식을 사용하지 않아 이동 및 진동 등에 영향을 거의 받지 않으며 매일 사용 전 calibration하는 타사제품과 달리 단순화된 중 단기 점검으로 관리가 가능하다. 이로 인해 운송 및 설치, 운영에도 큰 강점을 갖는다.

가격경쟁력을 갖춘 코드비드시스템을 이용하여 면역진단 뿐 아니라 분자진단까지 폭 넓은 진단제품구성이 가능하며 특히 100여 가지 이상의 바이오마커들을 한 번에 검사하므로 정밀진단 및 맞춤진료에 적합한 시스템이다.

㈜웰스바이오
정확도 높은 분자, 면역 다중 진단기기의 개발을 위한 네트워크 형성
정밀도 높은 Luminex 시스템을 이용하여 QMAP시스템과 비교검증으로 내부성능 평가 완료 및 국내 진단서비스 기관 및 거점병원을 통한 임상데이터 확보로 해외 진출발판마련

적용 분야
< HPV, STI 복합 킷 >
해외 의존도가 높은 마이크로어레이진단제품의 국산화
진단검사의학과 전용 성병 및 HPV 검사에 적용 가능
대학병원에서의 성병 및 HPV 검사에 적용 가능

< 혈중 난소암유방암바이오마커 >
건강검진 및 여성건강 스크리닝을 위한 센터급 병원 및 전문병원

(출처 : 최종보고서 초록 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 36
• 목차 ... 40
• 제 1 장 서론 ... 41
• 제 1 절 과제의 개요 ... 41
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 41
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 41
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 44
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 44
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 90
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 91
• 제 3 장 결과 ... 92
• 제 1 절 연구개발 최종결과 ... 92
• 1. 연구개발 추진일정 ... 92
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 96
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 98
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 99
• 1. 기술개발 추진체계 ... 99
• 2. 기술개발 추진체계도 ... 102
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 102
• 제 4 절 자체보안관리 진단표 ... 103
• 제 4 장 사업화 계획 ... 104
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 104
• 제 2 절 사업화 계획 ... 106
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 113
• 끝페이지 ... 114