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I. 유전체 분석 및 시퀀싱 선두주자
II. mRNA 및 세포·유전자 치료제 개발업체
III. 초개인화 약품 상용화 빅파마 및 파트너들
IV. 맞춤형 신약 제조 및 AI 데이터 강자들
V. 초개인화 의료 테마를 겨냥하는 ETF

[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 모더나(MRNA)가 개발한 암 백신이 세간에 화제를 모으는 가운데 월가는 이를 가능하게 하는 원천 기술에 주목한다.

개인 맞춤형 의약품 개발에 성공하려면 먼저 환자의 DNA와 RNA를 빠르고 정확하게 읽어내는 차세대 염기 서열 분석(NGS) 장비가 필수적이라는 것. 이른바 유전자 시퀀싱 시장의 절대 강자로 꼽히는 기업이 일루미나(ILMN)다.

1998년 처음 간판을 올린 일루미나는 유전자 변이와 생물학적 기능을 분석하기 위한 통합 시스템을 개발, 제조, 판매한다. 업체는 유전자 시퀀싱, 즉 유전자 염기서열 분석과 유전자형 분석, 유전자 표현형 분석 및 프로테오믹스 시장에 대응하는 제품과 서비스 라인을 제공한다.

미국 뿐 아니라 155개 이상의 국가에 제품과 서비스를 공급하는 업체는 제약회사부터 생명공학 업체, 학술 기관, 임상 연구 기관, 유전체 연구 센터 등을 고객으로 확보했다.

인공지능(AI) 모델을 이용한 자료 분석에 따르면 유전자 시퀀싱(Gene Sequencing)은 생명체의 설계도에 해당하는 DNA 또는 RNA가 어떤 순서로 배열돼 있는지를 정밀하게 읽어내는 기술이다.

모든 생명체의 DNA는 아데닌(A)과 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C) 등 네 가지 염기 조합으로 이뤄져 있는데, 시퀀싱은 이 염기들이 'A-T-C-G-G-A-T···' 등 어떤 순서로 이어져 있는가를 한 글짜씩 확인하는 과정이다.

염기 배열의 순서에 따라 어떤 단백질이 만들어지고, 어떤 형질이나 질병 특성이 나타나는지가 결정된다.

유전자 시퀀싱은 장기간에 걸쳐 단계적으로 발전해왔다. 1세대 생거 시퀀싱(Sanger Sequencing)은 정확도가 높지만 한 번에 읽을 수 있는 양이 제한적이고 속도가 느린 기술로, 인간 유전체 프로젝트 초기에 사용됐다.

2세대로 분류되는 차세대 염기서열 분석(NGS, Next-Generation Sequencing)은 DNA를 무수히 많은 조각으로 나눈 뒤 수천만~수십억 개를 동시에 병렬로 대량 분석하는 기술로, 분석 시간과 비용을 획기적으로 낮춰 유전자 분석의 대중화를 이끌었다. 일루미나는 2세대 NGS 시장의 대표적인 기업에 해당한다.

3세대는 단일 분자/긴 서열 분석(Long-Read Sequencing)으로, DNA를 조각내지 않고 길게 펴서 실시간으로 서열을 직접 읽어내는 기술로, 복잡하고 반복적인 유전체 구조를 정확하게 파악하는 데 유리하다는 평가다.

일루미나는 2세대 NGS 기술의 절대 강자로 평가 받으며 전세계 시장의 80% 가량을 장악하고 있다. 2세대 기술을 주력으로 하면서 보완이 필요한 경우 1세대 기술을 이용하고, NGS의 단점을 보완하기 위해 3세대 기술을 접목한다.

지난 2018년 업체는 3세대 기술의 선두 주자인 퍼시픽 바이오사이언시스를 약 12억달러 인수하려고 했지만 독점 우려로 인해 미국 연방거래위원회(FTC)와 영국 경쟁시장청(CMA)의 반대에 부딪혀 2020년 최종 무산됐다.

이후 업체는 직접 3세대 기술 개발에 착수, 일루미나 컴플리트 롱 리드(ICLR)라는 신기술을 선보였다. 기존의 NGS 장비를 그대로 활용하면서 특수 라이브러리 제작 키트를 통해 3세대처럼 긴 서열 데이터를 얻을 수 있게 구현한 기술이다.

AI 모델을 이용한 자료 분석에 따르면 일루미나가 2세대 시퀀싱 시장에서 압도적인 점유율을 차지하며 생태계를 독점하게 된 데는 기술적 우위와 전략적 인수합병(M&A), 이른바 락인(Lock-in) 효과가 맞물려 있다.

지난 2007년 업체는 영국 생명공학 업체 솔렉사를 인수해 합성 기반 시퀀싱(SBS) 기술을 확보했다. 이는 네 가지 염기를 동시에 투입한 뒤 형광으로 서열을 한 글자씩 읽어내는 방식으로, 다른 방식에 비해 오류율이 매우 낮아 글로벌 표준으로 자리잡았다.

99.9%에 달하는 완벽에 가까운 정확도와 안정적인 분석으로 시장의 신뢰를 얻은 일루미나는 다양한 장비를 개발, 제조했다. iSeq와 MiSeq 등 연구용 소형 기기부터 NovaSeq 시리즈를 포함해 1회 실행으로 수십명에서 수백명의 전장 유전체를 읽어내는 초고성능 장비까지 넓은 스펙트럼의 포트폴리오를 구축한 것.

2022년 출시된 NovaSeq X는 차세대 주력 제품으로, 이전 세대인 NovaSeq 600에 비해 분석 속도와 데이터 처리량이 두 배 가량 향상됐다. 이 때문에 유전체 분석 비용은 200달러 선으로 떨어졌다.

NovaSeq X 플로스 모델은 연간 2만명 이상의 전장 유전체를 분석할 수 있다. 대규모 국책 유전체 프로젝트와 제약업체의 대형 신약 개발에 필수적인 대용량 분석을 지원하기 때문에 일루미나의 위상이 한층 강화됐다. 시약의 상온 배송과 보관이 일부 가능해졌고, 플라스틱 쓰레기 배출량을 90% 이상 줄인 점도 제품의 강점으로 꼽힌다.

유전자 분석 비용의 획기적인 절감도 일루미나의 존재감을 높이는 결과로 이어졌다. 초장기 인간 전장 유전체 분석(HGP)의 천문학적인 비용을 2014년 1000달러 수준으로 낮췄고, 최근까지 200달러 내외로 떨어뜨리며 기술 장벽을 크게 낮췄다.

비용 절감은 자연스럽게 락인 효과를 가져왔다. 장비 판매 후 시약을 포함한 각종 소모품을 판매해 꾸준히 수익을 내는 구조를 정착시켰고, 전환 비용이 높은 만큼 고객들의 이탈은 지극히 낮은 수준으로 떨어졌다.

대부분의 제약사와 연구소, 분석 파이프라인과 데이터 해석 소프트웨어 등이 일루미나 데이터 포맷에 맞춰져 있어 타사 기술로 교체하기 어려운 실정이라고 업계 전문가들은 말한다.

2026년 2분기 업체의 매출액은 11억6000만달러로, 전년 동기에 비해 9.44% 늘어났다. 반면 순이익은 11.91% 감소한 2억700만달러로 집계됐고, 희석 주당순이익(EPS) 역시 1.35달러로 9.4% 줄었다.

최근 분기 이익 감소는 NovaSeq X를 포함한 신제품 공급 확대로 인한 원가 부담이 상승한 데다 인수합병(M&A) 관련 비용이 영업 외 운영 비용 항목에 반영된 결과로 풀이된다.

나스닥 시장에서 거래되는 업체의 주가는 최근 1년 사이 두 배 이상 치솟았다. 투자자들의 관심이 온통 인공지능(AI) 테마에 쏠린 가운데 조용한 랠리를 연출한 것. 8월24일(현지시각) 주가는 223.22달러에 거래를 마감해 1년 전에 비해 124% 상승했고, 최근 6개월 사이 약 82% 올랐다.

모더나의 암 백신이 월가의 집중 조명을 받으면서 일루미나 주가 역시 동반 상승하며 최근 5일 동안 16% 이상 뛰었다.

투자은행(IB) 업계는 NovaSeq X의 보급이 가속화되면서 고마진 시약과 소모품 매출이 지속적으로 발생하는 선순환 구조가 정착, 일루미나의 주가 상승 모멘텀이 이어질 것으로 예상한다.

다만, 주가가 52주 최고치까지 빠른 속도로 오른 만큼 단기적인 속도 조절 가능성이 열려 있다는 의견이다.

shhwang@newspim.com