전 세계적으로 인구의 고령화 및 만성질환의 증가로, 비교적 부작용이 적고 효과적인 바이오의약품 개발 기술이 빠르게 성장하고 있다. 이와 함께, 개발된 의약품의 안전성 및 약효를 평가하기 위한 새로운 기술 또한 활발히 연구 되고 있다. 기존의 비임상시험 초반에 수행되는 대부분의 in vitro 시험의 경우, 시험수행의 용이성과 경제성을 고려하여 불멸화된 세포주(immortalized cell lines)를 배양접시에 2차원적으로, 주변 환경의 변화가 없는 정적인(static) 상태에서 배양하는 조건으로 이루어지게 되어, 인체 내 환경을 충분히 모사하지 못함으로써 실험결과 해석 및 적용에 한계가 있었다. 또한, 실험동물 유래의 세포는 종간 차이(Species difference) 및 생명존중에 대한 윤리성 문제가 지속적으로 거론되어왔다. 최근 다양한 줄기세포 기술이 비약적으로 발전하면서 인간 줄기세포를 체내와 유사한 3차원적 환경을 제공하여 비임상시험에 활용하고자 하는 다양한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이와 관련하여 의약품 평가에 활용하기 위한 줄기세포 기반 오가노이드(organoid) 및 조직공학이 접목된 칩(chip) 기반 기술, 3차원 구조체 분석을 위한 바이오이미징(bioimaging) 기술 및 인실리코(in silico) 기반 예측모델들의 개발 현황에 대해 소개하고자 한다. 현재 이러한 첨단기술들은 장기적인 연구를 통해 개선되어야할 부분들이 있지만, 향후 실험동물 대체와 고도화된 임상평가를 가능하게 하여 혁신적인 의약품 개발을 지원하는 효과를 가져 올 것으로 기대된다.
