바이오테크

Twist Bioscience (TWST): 실리콘 칩을 이용한 DNA 주문형 생산

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실리콘 칩 기술이 바이오테크를 가속화하는 방법

언뜻 보기에 실리콘 기술과 바이오테크 분야는 꽤 거리가 멀다.

한편, IT 관련 기술은 전적으로 인간이 만든 시스템을 다룬다. 투자 관점에서 보면, 이들은 하드웨어보다 소프트웨어(운영 체제, SaaS, 소셜 미디어, 앱 스토어 생태계)에 더 집중하는 경우가 많다(최근 AI와 Nvidia가 세계에서 가장 가치 있는 기업으로 부상하면서 상황이 다소 변했지만).

반면, 바이오테크는 이미 존재하는 초복잡 자연 시스템을 이해하는 것이다. 따라서 생물학의 신비를 밝히기 위해서는 실험실 및 세포 배양, 수천 명이 참여하는 임상 시험 등 물리적 과학 실험이 많이 필요하다.

투자 관점에서 바이오테크는 종종 제약 산업과 동의어가 된다. 바이오테크 부문의 매출 대부분은 암 치료제, 인슐린, 혈압 약물 등 생명을 구하는 의약품에서 나오기 때문이다.

하지만 두 “기술” 분야에는 숨겨진 겹침이 있다: 실리콘 기술 하드웨어의 발전은 최근 바이오테크 용량 급증의 근본이다. 예를 들어 Illumina (ILMN ) 유전체 시퀀싱 기계는 고급 레이저와 실리콘 칩을 사용해 전체 유전체를 한 번에 200달러 이하로 읽는다.

실리콘 칩이 더 많이 제조될수록 차세대 시퀀싱(NGS)의 효율성도 높아졌다.

지난 10년간 유전체당 비용은 급격히 감소해 의료 전문가가 활용할 수 있는 검사 중 비교적 저렴한 옵션이 되었다.

출처: Illumina

다른 기업은 이제 실리콘 칩 기술을 활용해 바이오테크가 달성할 수 있는 범위를 완전히 바꾸고 있다. DNA를 컴퓨터 코드처럼 “쓰기” 쉽게 만든다: Twist Bioscience.

(TWST )

주문형 DNA 작성

DNA, RNA, 그리고 단백질

생명 세포는 유전체에 암호화된 복잡한 지시 체계에 의해 제어된다. 이 지시는 DNA 서열 형태로 존재한다.

이 유전자는 “읽혀” mRNA로 전환되고, 그 mRNA가 단백질(효소 포함)을 생산하는 데 사용된다. 세포를 공장에 비유한다면, 유전자는 설계도, mRNA는 관리 지시서, 단백질은 공장의 기계와 도구가 된다.

오랫동안 생물학자들은 PCR 기술을 통해 기존 유전 서열만 복제할 수 있었다. 이후 점차 DNA 서열을 보다 정교하게 수정하는 방법을 익혀, 거의 모든 유전 서열을 주문형으로 제조할 수 있게 되었다.

DNA 합성 시장은 빠르게 성장했으며, 2024년에 45억 달러에 달했고, 2025~2032년 사이 연평균 17.5% 성장할 것으로 예상된다.

초기에는 주로 생물학 및 의료 연구자가 주도했지만, 현재 DNA 합성은 진단 및 치료 목적에 주로 사용되고 있으며, 이 추세는 앞으로도 지속될 전망이다.

하지만 이 과정은 여전히 고된 작업이었다. 박사 수준 과학자의 설계, 수작업, 고가의 화학 물질이 필요했으며, 시퀀스 생성 능력은 증가했지만 대량 DNA 작성은 여전히 어려웠다.

출처: MDPI

컬럼 합성에서 실리콘 칩으로 (한 번에 9,600 유전자)

소형화된 실리콘 칩 덕분에 DNA를 아주 작은 양으로 다루고 동일한 방식으로 합성하는 것이 점차 가능해졌다.

즉, DNA 합성을 나노 규모에서 전례 없는 정밀도로 수행할 수 있게 되었으며, 하나의 실리콘 칩이 한 번에 거의 10,000개의 유전자를 생산할 수 있다. 기존 방식은 한 번에 하나씩만 만들었다.

이 방법은 생산성이 높을 뿐만 아니라 완전 자동화가 가능해 생산 속도를 높이고 인건비를 크게 줄인다.

Twist Bioscience 개요

2013년에 설립된 Twist는 칩 기반 DNA 합성의 선구자였으며, 합성생물학 분야의 성장하는 일부다.

12년이 지난 현재, 이 회사는 분기당 거의 1억 달러(2025년 3분기 9,610만 달러, 전년 대비 18% 증가)의 매출을 창출하고 있으며, 연간 매출 10억 달러 목표를 향해 나아가고 있다.

“2025 회계연도 3분기에 우리는 또 다른 사상 최고 매출을 기록했습니다.

수백 명의 신규 고객을 확보했으며, 계획된 SynBio 포트폴리오 확장의 첫 단계를 시작해 향후 지속 가능한 성장 기반을 마련했습니다.”

Emily M. Leproust – CEO & co-founder of Twist Bioscience.

Twist는 약 1,100명 이상의 직원을 고용하고 있다. 본사는 샌프란시스코에 있으며, 미국, 이스라엘, 중국, 싱가포르, 한국에 추가 사무소를 두고 있다. 대부분의 제조는 샌프란시스코 또는 오리건 주 윌슨빌에 위치한 1억 달러 규모의 “미래형 공장”에서 이루어지며, 210,000 평방피트의 면적을 제공한다.

“우리는 향후 18~24개월을 대비해 공간을 계획해야 합니다. 초기 포틀랜드 사이트를 2022년에 제품을 제공하도록 구축하는 데 집중하면서도, 장기적인 성장에 대비해 계획을 세우는 것이 필수적이라고 생각합니다.”

Emily M. Leproust (2021년) – Twist Bioscience의 CEO 겸 공동 설립자

회사의 매출 대부분은 북미 시장에서 나오지만, 유럽 매출도 빠르게 성장하고 있다.

Twist Bioscience 사업 부문

이 회사의 하위 부문은 모두 하나의 공통 기반 기술, 즉 DNA‑on‑silicon 플랫폼을 기반으로 하지만, 최종 제품과 목표 시장에는 큰 차이가 있다.

NGS

차세대 시퀀싱(NGS) 부문은 회사 전체 매출의 절반 이상을 차지하는 가장 큰 부문이다.

복잡한 DNA 서열을 분석할 수 있게 해 주며, 액체 생검과 같이 간단한 혈액 샘플에서 암 세포의 유전 물질을 검출하는 작업을 가능하게 한다.

2025년 3분기에 NGS는 전년 대비 27% 성장했으며, 이는 회사 매출 성장의 가장 큰 동력이었다. 따라서 이 부문은 앞으로도 더욱 중요해질 전망이다.

회사의 새로운 “Twist cfDNA Pan‑Cancer Reference Standard v2”는 458개의 고유한 자연 발생 암 변이를 검출할 수 있으며(순환 종양 DNA, ctDNA), 암에 관여하는 84개의 유전자를 포괄한다.

출처: MedLine Plus

Twist가 제공하는 기타 NGS 제품에는 유전 서열 읽기를 넘어서는 도구가 포함된다. 예를 들어:

“cfDNA 시퀀싱을 통해 암의 상태에 대해 훨씬 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다—어떤 종류의 암이 존재하는지, 1차 치료에 반응할 가능성이 있는지, 그리고 반응에 영향을 줄 수 있는 새로운 돌연변이가 있는지 등을 알 수 있습니다.”

Mark Murakami – MD & Harvard Medical School 부교수

SynBio

SynBio는 유전 서열 읽기(NGS)를 넘어, 특정 바이오테크 연구나 의료 요구에 맞는 보다 전문화된 도구를 제공한다. 예를 들어:

BioPharma Solutions

이 부문은 매출 규모가 가장 작으며, 주로 Twist 내부 R&D에서 개발된 도구를 서비스 형태로 전환한 것이다. 예를 들어:

이 부문은 회사가 장기적인 R&D에 집중하고 있음을 보여주며, 많은 활동이 수년 전 시작된 연구 프로그램에서 파생되었다.

기타 응용 분야

AgriBio

합성생물학과 칩 기반 DNA 생산의 모든 응용이 의료 분야에 국한되는 것은 아니다. 빠르게 성장하고 있는 또 다른 주요 분야는 농업 및 식품 생산이다.

이 기술은 식물과 가축을 개선하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 극한 온도, 가뭄, 염분, 해충 압력에도 견디거나 번성할 수 있는 특성을 부여한다.

합성생물학 도구는 새로운 유전자를 식별하고, 이를 이용해 질소 고정 효율이 높은 미생물, 탄소 격리 능력이 뛰어난 미생물, 혹은 열악한 환경에서도 성장하는 미생물을 설계하는 데 활용될 수 있다.

마지막으로, NGS 도구는 식물 및 동물 병원체를 신속히 탐지하고 감시하는 데 사용될 수 있다.

Data Storage

Twist Bioscience 도구의 또 다른 혁신적인 응용은 데이터 저장이다. DNA는 일부 응용에서 실리콘 기반 메모리를 대체할 수 있으며, 이는 실리콘 기술과 바이오테크의 상호 연결성을 다시 한 번 보여준다.

DNA는 실제로 정보 저장 밀도가 매우 높다. DNA 정보 밀도는 1.47 테라비트/mm² 또는 950 테라비트/in²이며, 이는 컴퓨터 HDD의 800배 이상이다.

비용 감소와 합성 DNA 정확도 향상(주로 Twist Bioscience 덕분)으로 이제 고품질 DNA 데이터 저장이 가능해졌다.

DNA 데이터 저장은 매우 긴 기간 동안 안정적이며, 비싼 재료나 오염 물질을 필요로 하지 않는다. 또한 저장에 에너지가 필요하지 않다.

전통적인 매체는 시간이 지나면 열화된다—심지어 엄격히 제어된 환경에서도. 합성 DNA 저장은 일반 사무실 환경에서도 99.99999999999%의 신뢰도로 안정적이다.

The DNA Data Storage Alliance는 최근 설립되었으며, DNA 합성 기업 Twist Bioscience, 유전체 시퀀싱 기업 Illumina, 데이터 저장 기업 Western Digital, Microsoft, Lenovo, 그리고 다수의 기타 기업이 포함된다.

이 기술은 2025년 5월에 별도 회사로 분사되었다, 이름은 Atlas Data Storage이며, 155백만 달러의 시드 펀딩을 유치했다.

Atlas는 Twist의 기존 DNA 데이터 저장 기술을 라이선스받아 초기 액세스 프로그램을 통해 상용화를 추진한다.

“완전히 새로운 저장 매체를 창출할 기회는 흔치 않다. Atlas Data Storage에서는 고용량 저장을 위해 DNA 활용을 선도하고 있다.

DNA는 고도로 확장 가능하고 초고밀도이며, 보안성이 뛰어나고 영구적인 데이터 저장을 가능하게 하며, 저장 패러다임을 재구성할 잠재력이 막대하다. Atlas는 이 약속을 실현할 적절한 팀과 기술을 보유하고 있다.”

Atlas Data Storage CEO Varun Mehta.

보다 안정적이고 에너지 효율적이지만, DNA를 읽는 과정은 여전히 하드 드라이브를 읽는 것보다 복잡하다. 따라서 DNA 데이터 저장은 장기 보관용 데이터나 자주 조회되지 않는 데이터에 가장 적합할 것으로 보인다.

혁신적인 판매 채널

기술 혁신이 Twist Bioscience의 핵심이라면, 판매 채널에서도 매우 혁신적이다.

전통적으로 맞춤형 DNA 또는 RNA 서열을 주문하는 과정은 상당히 느리고 복잡하며, 시간과 숙련된 전문가가 필요하고 최종 비용을 예측하기도 어렵다.

그 대신 Twist는 서열 생산 가능 여부를 즉시 판단하고, 자동 견적 및 자동 주문 추적을 제공하는 온라인 서비스를 제공한다.

과학자와 의료 전문가가 연구를 방해하는 관료적 절차나 영업 담당자와의 상호작용을 거의 겪지 않기 때문에, 이는 회사에 강력한 경쟁 우위가 된다.

“Twist는 디자인 팀이 초기 패널 개발 효율성을 향상시키는 데 사용하는 매우 유용한 내부 도구를 보유하고 있다.

이 때문에 우리는 Twist를 계속 사용한다. 화학 측면에서 일관된 커버리지를 높이 평가했으며, 디자인 팀과 협업하는 것이 큰 즐거움이었다. 이는 제게 큰 의미가 있다.”

Mark Murakami – MD & Harvard Medical School 부교수

또한 Twist는 주문된 유전 서열을 최적화할 수 있는 온라인 도구를 제공한다. 이는 학계에서 개발된 도구에서는 거의 찾아볼 수 없는 인체공학적 기능을 갖추고 있다.

사용 편의성은 신규 고객 온보딩에도 도움이 되며, 회사는 고객 지출이 “100달러짜리 유전자”에서 “250,000달러 규모의 발견 프로젝트”로 성장하는 모습을 목격하고 있다.

대량 주문의 경우, 회사 API와 연동해 조달 시스템에 통합하고, IP 주소 화이트리스트와 예산 예측을 보안적으로 관리할 수 있다.

그린 바이오테크

전통적인 방법에 비해 실리콘 칩에서 사용하는 화학 물질 양이 훨씬 적기 때문에, Twist의 DNA 합성은 환경 친화적이다.

예를 들어, 회사의 NGS 올리고패널은 기존 방법에 비해 거의 3,000배 적은 CO₂를 배출한다.

SynBio DNA 작성 용량도 마찬가지다. 기존 방식은 한 유전자를 생산하는 데 자동차 59마일을 주행하는 것과 같은 탄소 배출을 일으키지만, Twist Bioscience는 0.092마일에 불과하다.

산업이 저용량 R&D 중심 수요에서 진단, 치료, 환경 모니터링을 위한 대규모 소비로 전환함에 따라, 관련 탄소 배출 및 오염 문제가 점점 더 큰 우려가 될 것이다.

이는 DNA 합성 파트너 선택에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 기업의 ESG 프로파일을 고려할 때 중요한 요소가 된다.

스크롤을 위해 스와이프 →

Metric Legacy 96-well synthesis Twist silicon-chip synthesis Notes / Source
Genes per run ~1 ~9,600 Company technology overview. :contentReference[oaicite:23]{index=23}
Oligos per chip ~96 >1,000,000 Company blog/tech pages. :contentReference[oaicite:24]{index=24}
Reagent use per gene Baseline ≈-99.8% ESG report / sustainability notes. :contentReference[oaicite:25]{index=25}
NGS panel CO₂ vs legacy Higher Up to ~3,000× lower Investor slides (environmental profile). :contentReference[oaicite:26]{index=26}

결론

수천 개의 DNA 서열을 저비용으로 주문형으로 인쇄하는 것은 바이오테크가 할 수 있는 일을 혁신적으로 바꾸고 있다.

예를 들어, 암 검진은 이제 비싼 스캔이나 조직 검사 대신 혈액 샘플만으로 가능해질 수 있다.

또한 전체 유전체 규모의 DNA를 작성할 수 있게 되면, 식물, 동물, 혹은 언젠가 사람에 대한 유전공학 가능성이 급격히 확대된다. 특히 CRISPR와 같은 유전공학 기술과 결합하면 인공 서열을 살아있는 유기체에 삽입할 수 있다.

이는 데이터 영구 보관 수단이 될 수도 있다.

이러한 이유로 Twist Bioscience는 전 세계 대부분의 제약 회사에 핵심 공급자가 될 잠재력이 있다. 제약 회사들은 Twist와 같은 기업에 저렴하고 신뢰할 수 있는 합성 DNA·RNA 서열을 대량으로 제공받을 것으로 기대된다.

최신 Twist Bioscience (TWST) 주식 뉴스 및 개발 동향

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Jonathan은 유전체 분석 및 임상 시험에서 연구를 수행한 전 바이오케미스트 연구자입니다. 그는 현재创新, 시장 주기 및 지구 정치에 중점을 둔 그의 출판물 'The Eurasian Century"에서 주식 분석가 및 금융 작가로 활동하고 있습니다.