[의료기기·체외진단·미국판례] 액체생검 특허의 적격성을 가른 DNA 분획 제조공정

Ariosa 2015·Illumina 2020·CareDx 2022 판결로 자연적 cfDNA 검출과 크기별 시료분획 제조공정의 미국 특허적격성을 비교하고 FDA LDT 규제변화를 구분합니다.

핵심 요약태아 cfDNA를 혈액에서 발견해 통상적인 방법으로 증폭·검출한 미국 특허는 자연현상에 관한 청구로 평가돼 적격성이 부정됐습니다. 반면 cfDNA 절편을 크기별로 분리하고 긴 조각을 선택적으로 제거해 다른 조성의 검사분획을 만드는 방법은 2020년 항소심에서 적격성이 인정됐습니다. 두 판단의 차이는 ‘진단’이라는 용도가 아니라 자연적 현상을 관찰하는 단계와 실제 시료의 구성을 바꾸는 기술적 처리단계에 있습니다.
혈액에 극미량 존재하는 태아·종양·이식장기 유래 DNA를 찾아내면 조직 생검 없이도 중요한 생물학적 정보를 얻을 수 있습니다. 이러한 무세포 DNA(cfDNA, cell-free DNA)는 체외진단 기술의 가치를 크게 높였지만, 발견이 획기적이라는 사실만으로 해당 검출방법에 미국 특허권이 인정되는 것은 아닙니다.
미국 연방순회항소법원은 세 건의 cfDNA 관련 사건에서 서로 다른 결론을 내렸습니다. 자연적으로 존재하는 DNA를 통상적 방법으로 검출하는 청구항은 부적격하다고 판단한 반면, DNA 절편을 선택적으로 제거해 다른 조성의 분획을 만드는 방법은 특허적격성의 대상이라고 판단했습니다. 이 차이를 이해하면 생체시료 처리·진단 플랫폼의 기술적 기여를 어떤 결과와 청구항으로 설명해야 하는지 더 명확해집니다.

1. 발견된 바이오마커와 제조한 검사분획은 보호대상이 다릅니다
임신부의 혈장에는 산모와 태아에서 유래한 cfDNA 조각이 함께 존재합니다. 태아 유래 DNA의 양이 적기 때문에 임상 검사에서는 낮은 농도의 표적을 구별하고, 혼합된 DNA에서 필요한 정보를 확보하는 일이 중요합니다. 특정 상태에서 DNA의 양·길이·서열이 달라진다는 사실은 검사법을 개발하게 만드는 과학적 발견입니다.
그러나 미국 특허법 35 U.S.C. §101은 자연법칙·자연현상 자체에 대한 독점을 제한합니다. USPTO의 특허적격성 안내는 발명을 법정 발명범주에 해당하는지, 자연현상 등 사법적 예외에 해당하는지, 청구항 전체가 구체적인 기술적 적용을 포함하는지 순차적으로 검토하도록 설명합니다.
제품개발에서는 세 가지 대상이 쉽게 혼동됩니다. ① 태아 cfDNA가 모체 혈액에 존재한다는 생물학적 사실, ② 그 DNA를 증폭·검출하는 검사 절차, ③ 길이가 다른 DNA 절편을 물리적으로 제거해 새로운 조성의 검사분획을 제조하는 과정입니다. 아래 판결들은 이 구별을 그대로 보여줍니다.

2. Ariosa–Sequenom: 혁신적인 태아 cfDNA 발견에도 검출방법은 부적격이었습니다
2015년 6월 12일 미국 연방순회항소법원의 Ariosa Diagnostics v. Sequenom 판결은 비침습 산전검사(NIPT)의 중요한 과학적 발견을 다뤘습니다. 태아 유래 무세포 DNA가 임신부 혈장·혈청에 존재한다는 발견 덕분에 기존의 침습적 검사와 다른 검사 경로가 열렸습니다. 그런데 US6258540B1의 제1항은 모체 혈장·혈청의 부계 유래 태아 핵산을 증폭한 후 존재 여부를 검출하는 방법을 청구했습니다.
법원은 해당 DNA의 모체 혈액 내 존재는 자연현상이고, 청구된 증폭·검출은 그 발견에 기존의 통상적 실험방법을 적용한 것이라고 판단했습니다. 제2항에서 중합효소연쇄반응(PCR)을 특정했다는 사실도 자연현상에 관한 청구를 자동으로 특허적격한 발명으로 바꾸지는 않았습니다.
이 판결은 NIPT의 과학적·의료적 가치가 낮다는 의미가 아닙니다. 큰 임상적 효용과 특허법상 보호 가능한 기술적 적용은 별도의 평가대상이라는 뜻입니다. 또한 미국의 모든 NIPT 기술·기기·키트가 특허 불가능하다고 선언한 사건도 아닙니다. 문제된 검출방법의 실제 청구구성에 관한 §101 판단입니다.

3. Illumina–Ariosa: 500bp·300bp 절편 제거공정은 다른 결론을 얻었습니다
2020년 8월 3일 수정·재발행된 Illumina v. Ariosa 연방순회항소법원 판결은 같은 태아 cfDNA 기술과 관련됐지만, 앞서 무효가 된 US6258540B1과는 다른 특허 패밀리를 다뤘습니다. 쟁점 특허는 US9580751B2와 US9738931B2였습니다.
두 특허의 대표 독립항은 임신부의 세포가 거의 없는 혈장·혈청에서 DNA를 추출하고, 크기에 따라 DNA 절편을 분리한 뒤 각각 약 500염기쌍(bp) 또는 약 300bp를 초과하는 절편을 선택적으로 제거하도록 청구합니다. 그 결과 산모와 태아 cfDNA의 혼합물에서 상대적으로 작은 절편이 남은 검사분획을 만들고 이를 분석합니다.
여기서 500과 300이라는 숫자 자체가 특허적격성 인정의 전부는 아닙니다. 다수의견은 태아 cfDNA가 대체로 짧다는 자연적 경향을 이용하더라도, 청구항이 실제 DNA 조각을 크기별로 제거해 원래 혈액에 존재하던 혼합물과는 다른 조성의 분획을 만드는 단계에 주목했습니다. 특정 크기보다 긴 절편을 의도적으로 제거하는 것은 단지 자연현상을 관찰·검출하는 것과 다르다고 판단했습니다.

DNA 절편의 길이가 달라지면 분획 조성도 달라집니다원특허 US9580751B2 · Table 1의 일부 수치를 재구성

0.3 kb 미만73.2%
0.3–0.5 kb18.95%
0.5–1.0 kb2.81%

각 길이 구간에 속하는 DNA 중 태아 유래 DNA의 중앙값 비율로, 임신 5건의 실험자료입니다. 모든 임신부의 일반적인 태아분획 비율이나 NIPT 민감도가 아닙니다. 원자료: US9580751B2, 명세서 Table 1. 차트는 INTLAW에서 자료를 재구성했습니다.

예를 들어 300bp 초과 절편을 제거하면 500bp 초과 절편만 제거하는 경우와 달리 300~500bp 사이의 DNA까지 제외됩니다. 이 선택은 태아분획의 상대적 비율뿐 아니라 회수율과 분석 가능한 표적 분자의 절대량에도 영향을 줍니다. 실제 검사법을 개발할 때에는 농축된 비율만이 아니라 남는 cfDNA의 양, 각 크기 구간의 분석오차, downstream PCR·NGS의 성능을 함께 검증해야 합니다.
다수의견은 이런 물리적 분획 제조를 이유로 §101 적격성을 인정했지만, Reyna 판사는 크기선택이 자연적 길이분포에 기존 분리기법을 적용한 것에 불과하다는 반대의견을 냈습니다. 더욱이 항소심이 판단한 것은 특허적격성이며, 해당 500/300bp 한정의 신규성·진보성·기재충실성이나 상대 제품의 침해 여부를 확정한 것이 아닙니다. 판결의 2020년 8월 수정판을 기준으로 읽어야 합니다.

4. CareDx–Natera: 정량 한정을 추가해도 자연적 상관관계 문제가 남았습니다
같은 cfDNA라도 적용 환자군이 달라집니다. 장기이식 후 기증 장기의 세포가 손상되면 혈액 속 기증자 유래 cfDNA(dd-cfDNA)의 양이나 비율이 증가할 수 있습니다. 이를 이용하면 이식장기의 상태를 모니터링하는 검사를 개발할 수 있습니다.
그러나 2022년 7월 18일 CareDx v. Natera 판결은 관련 세 등록특허의 청구항이 자연현상과 통상적인 분석기술을 결합한 것이라며 §101 부적격 판단을 유지했습니다. 예를 들어 US9845497B2 제1항은 기증자 특이 SNP를 활용한 서열분석 또는 디지털 PCR을 포함하고, 전체 cfDNA의 0.03% 이상에 해당하는 기증자 cfDNA를 검출하는 조건을 청구했습니다.
다른 쟁점 특허에는 multiplex sequencing, 선택적 증폭, 1,000개 이상의 SNP 유전형 분석 등 정량적·기술적 한정도 있었습니다. 하지만 법원은 이 사건에서 해당 단계들이 그 당시 통상적 분석법에 해당한다고 보고, 청구발명의 핵심을 기증자 cfDNA와 이식거부반응의 자연적 상관관계를 검출하는 것으로 파악했습니다.
따라서 0.03%라는 검출한계, 많은 SNP의 분석, 높은 임상적 유용성만으로 §101 문제가 해결되는 것은 아닙니다. 특정 검사법의 높은 민감도와 특허적격성은 다른 문제이며, 실제로 새로운 시료준비·측정·처리 기술을 개발한 경우에는 그 구체적 공정과 성능의 인과관계를 별도로 기재해야 합니다.

5. 세 판례의 차이는 '검출 결과'가 아니라 청구된 기술적 작용에 있습니다
미국 판례청구된 기술의 중심§101 결과
Ariosa–Sequenom2015모체 혈액의 부계 태아 cfDNA 증폭·검출자연현상과 통상 검출단계 — 부적격
Illumina–Ariosa2020 수정판크기선택·긴 DNA 절편 제거로 새로운 cfDNA 검사분획 제조구체적 시료처리공정 — 적격 인정
CareDx–Natera2022이식장기 유래 cfDNA 정량과 거부반응의 상관관계기존 분석법으로 자연관계 검출 — 부적격

이 표는 액체생검 분야에 일반적으로 적용되는 단순한 흑백 규칙이 아닙니다. 각각 다른 청구항·명세서·당시 기술수준·쟁점 및 심리기록에 대한 판결을 비교한 것입니다. 특히 자연시료에 물리적 가공을 조금 추가했다는 사정만으로 자동으로 특허적격성이 인정되지는 않습니다. 반대로 임상정보의 활용이 목적이라는 이유만으로 모든 검체전처리 공정이 배제되는 것도 아닙니다.
미국에서 §101 적격성을 통과하더라도 §102 신규성, §103 진보성, §112 명세서 기재 및 침해·FTO는 별도 검토대상입니다. 2026년 현재 해당 옛 등록특허의 존속·패밀리·청구항 변동을 실제 거래의 FTO와 연결하려면 USPTO 원장과 후속 권리의 존재를 따로 확인해야 합니다.

6. 시료처리 특허와 검사실의 규제상태도 별도로 판단해야 합니다
체외진단 개발을 미국 사업화와 연결할 때에는 한 단계 더 구분해야 합니다. 2024년 FDA는 검사실 개발검사(LDT)의 정의에 관한 규칙을 변경했으나, FDA의 2026년 현재 공식 안내에 따르면 2025년 3월 31일 법원 판결로 그 규칙이 무효화됐고, 2025년 9월 19일 기존 규정문언으로 복원됐습니다. 따라서 2024년판 LDT 규칙의 단계적 시행계획을 현재 유효한 의무로 그대로 소개하는 것은 부정확합니다.
그렇다고 검사실의 품질·정확도 관리까지 소멸한 것은 아닙니다. CMS의 CLIA 규정과 개별 IVD 제품에 실제 적용되는 FDA 요건은 검사실·검사방법·사용목적에 따라 별도로 검토합니다. 검사실 인증, FDA 제품의 시판허가·사용목적, 제3자의 특허권과 자유실시는 서로 다른 법적 질문입니다.
또한 미국의 §101을 한국이나 유럽의 의료진 진단방법 제외원칙과 동일한 것으로 번역할

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