지속·대규모 연구 예산 편재도 관건...미국형 코로나19 펀딩 예산 롤모델


[데일리팜=노병철 기자] 혁신 신약 개발 성공의 3대 조건은 해당 제약사의 R&D 능력과 막대한 자금력 그리고 정부의 지속적인 정책·제도적 지원으로 대별된다.

이에 대한 좋은 실례는 지난 코로나19 팬데믹 당시 미국 정부를 주축으로 진행된 산학연 백신·치료제 개발 프로젝트에 쏟아 부은 20조원 상당의 투자와 성공을 들 수 있다.

헬스케어산업 미래 신성장동력으로 평가받고 있는 휴먼 마이크로바이옴 혁신신약도 마찬가지다.

아직까지 미개척 영역으로 남아 있는 휴먼 마이크로바이옴 기반 혁신신약 후보물질 탐색과 개발은 선진국과 이머징 마켓 모두 평등선상에 있지만 여전히 미국과 유럽이 적극적인 행보를 보이고 있다.

미국 국립보건원은 지난 2007년부터 10년 간 마이크로바이옴 연구에 1조2000억원을 투자하며 관련시장을 개척해 나가고 있다.

프로젝트의 목표는 ▲마이크로바이옴 참조 유전체를 인체 다양한 곳의 미생물 구조·유전체 서열을 통해 구축 ▲마이크로바이옴 연구 기술 및 분석 방법을 개발·공개해 오픈이노베이션 ▲인체 마이크로바이옴 변화에 따른 질병과의 연관성을 찾아 인간 질병과 건강에 대한 미스터리를 해결 등이다.

1기 프로젝트를 통해 미 보건원은 구·비강, 소화기, 생식기, 피부 등에 서식하는 미생물 집단의 참조 유전체 서열 데이터베이스 구축 성과를 올렸다.EU는 2008년부터 2012년까지 인간의 장 내 메타게놈 프로젝트를 진행하며, 마이크로바이옴 기초연구의 기틀을 마련했다.

영국·프랑스·독일·덴마크·네덜란드 8개국 정부·기업이 참가한 이 프로젝트에는 280억원의 예산이 투자됐다.

장내 메타게놈 프로젝트는 인간의 건강과 장내 마이크로바이옴의 연관성을 밝히는 데 주안점을 두었는데, 연구 결과 장내 마이크로바이옴 구성 미생물 유전자의 참조 카탈로그를 제작하고, 개인별 유전자 비율 차를 알아 볼 수 있는 분석법을 만들어 냈다.

마이크로바이옴이 만성 질환의 조기 진단, 개인 맞춤형과 생애주기별 약품 개발, 특정 질환 치료 대상 영양제 개발의 가능성을 제시한 것이다. 우리나라 과학기술정보통신부도 2017년 마이크로바이옴을 바이오경제 혁신전략 2025-미래유망기술로 선정, 상당한 관심을 보이고 있지만 아직 이와 관련한 체계적인 투자·연구와 인∙허가 제도는 미흡해 보인다.

마이크로바이옴을 포함한 신약개발은 국가 주도 민관협력이 중요한 분야 중 하나다.

정부가 주축이 된 백년지대계를 위한 마스터플랜이 마련돼야 함은 해외 선진국 실례만 봐도 안다.

국내 제약바이오기업들도 기술∙자본집약적인 마이크로바이옴 혁신신약 개발을 위해 중장기적인 오픈이노베이션 전략을 수립해야 함은 이제 선택이 아닌 필수불가결 요건이다.

국내 휴먼 마이크로바이옴 전문기업들의 연구개발 컨트롤타워를 만나보고, 미래 비전에 대한 제언을 들어봤다.

"우선심사제도 도입 검토돼야"
-서재구 엔테로바이옴 대표

엔테로바이옴은 한국인 유래 EB-AMDK19균주를 활용한 경구 제형 아토피 피부염 치료제 ETB-D01을 개발 중이다. ETB-D01은 대표적인 차세대 프로바이오틱스(Next-generation probiotics, NGPs) 아커만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila) 균종을 활용한다는 점에서 차별점을 갖는다. 해당 균종은 까다로운 영양 요구성과 미량의 산소에도 빠르게 사멸하는 대표적인 난배양성 균종으로서 기술 장벽이 매우 높다. 엔테로바이옴은 이러한 기술적 난제를 극복하고, 국내를 비롯한 해외 6개국에 고농도 배양기술과 관련한 특허 등록을 완료했다.

또한 엔테로바이옴의 의약품 개발 파이프라인ETB-D01는 비임상 마우스 모델에서 피부염 지수(Dermatitis score)와 알레르기를 일으키는 항체인 혈청 IgE 수치를 현저히 감소시키며 뛰어난 아토피 피부염 개선 효과를 확인했으며, 현재 2024년 임상 1상 IND신청을 준비 중에 있다.

마이크로바이옴 치료제는 건강한 사람의 체내에서 유래한 유익균을 특정 질환자에 투입해 장내 환경 뿐만 아니라 뇌, 폐 등 다양한 기관들과의 상호작용을 통해 질환을 치료한다는 단순하지만 확실한 기전에 기반을 두고 있다. 이렇듯 인체 유래 미생물을 활용한 생균치료제는 안전성과 약효의 지속성이라는 측면에서 큰 장점을 갖는다.

하지만 국내에서는 아직 마이크로바이옴 치료제에 대한 규정이나 지원이 부족한 상황이다. 기존 의약품 대비 기준에 대한 구체성이 부족하다는 이유로 정부 사업이 무산되는 등 아직까지 생균치료제에 대한 확실한 규정 및 가이드라인이 부족해 개발 과정에서의 어려움이 존재한다.

지난 4월 미국 세레스 테라퓨틱스의 경구용 클로스트리디움 디피실 감염증(CDI, Clostridium Difficile Infection) 치료제인 보우스트(Vowst)가 FDA 허가를 받으며 마이크로바이옴 치료제의 새로운 가능성을 여는 이정표로 인정받았다. 이 제품은 우수한 임상결과와 복용편의성과 더불어 FDA의 우선심사제도(Priority Review), 혁신치료제(Breakthrough Therapy) 및 희귀의약품 지정(Orphan designations)과 같은 정부의 선진 심사제도를 통해 FDA 승인을 획득하며 성공적으로 출시될 수 있었다.

이외에도 미국의 경우 마이크로바이옴 이니셔티브를 통해 부처 및 연구기관 간 협력체계를 구축해 국가 마이크로바이옴 산업 경쟁력 제고에 집중, 유럽 또한 독일, 프랑스, 벨기에, 아일랜드, 영국 등을 중심으로 국가적 차원에서 다양한 마이크로바이옴 프로젝트를 추진하고 있다.

국내에서도 최근 식약처 '생물학적제제 등의 허가·심사 규정'에 생균치료제가 생물의약품에 추가되면서, 임상시험 가이드라인 또한 세부 신설화 되어 제품화 지원이 강화되고 있는 고무적인 상황이다. 이러한 규정 제정을 시작으로 마이크로바이옴 치료제의 제제 특성·질환별 세부 요건 및 면제범위 등에 대한 규정 및 가이드라인이 개발되고, 미국 FDA와 같은 우선심사제도 등이 적극 도입된다면 국산 마이크로바이옴 신약의 글로벌 경쟁력을 높일 수 있을 것이라 사료된다.

"정부주도 산학연 R&D시스템 구축돼야"
-류용구 쎌바이오텍 세포공학연구소 부소장

쎌바이오텍이 개발하고 있는 대장암 치료제 신약 PP-P8은 유전자 재조합 유산균을 환자의 장에 정착시켜 치료 단백질이 장 내에서 연속적으로 발현되도록 만들었다. 이를 위해 카세트 콘셉트의 유산균 약물전달시스템(DDS)도 개발했는데, 마치 듣고 싶은 테이프(운반하고 싶은 특정 DNA)를 바꿔 끼우면 원하는 노래(치료 물질)가 나오는 방식이다.

해당 신약 및 기술 플랫폼은 당뇨, 위암 치료제 등 다양한 분야에서 폭넓은 응용이 가능하다는 장점이 있다. 또한 경구 투여형이기 때문에 편리성이 높으며, 유산균 유래 천연 단백질을 활용했다는 점에서 고농도 투여 및 장기적 사용으로 부작용이 따르는 합성 화합물 항암제의 단점을 극복하는 데 도움이 될 것으로 전망된다.

지난해 7월에는 마이크로바이옴 치료제 개발의 난제로 알려진 항암 작용기전을 규명함으로써, 28년의 연구개발 능력을 입증했다. 외부 기관이나 해외에서 이미 개발된 물질을 도입하는 것이 아니라 기초 스크리닝부터, 단백질의 발현을 위한 유전자 시스템, 대장암 동물 모델, 인체작용기전까지 밝혀내는 모든 작업을 쎌바이오텍에서 직접 연구해 데이터를 집대성하기도 했다.

전 세계적으로 마이크로바이옴 신약에 유효한 미생물 자원을 찾는 움직임이 커지고 있다. 그런 점에서 한국의 전통발효식품과 이를 섭취하여 형성된 우수한 한국인 마이크로바이옴은 큰 경쟁력이 될 수 있다. 반만년 간 무수한 전쟁, 기근을 경험하며 척박한 환경에서 생존해온 한국인의 마이크로바이옴은 강력한 생존력을 가지고 있으며, 이것이 '한국형유산균'이다.

미국 식품의약국(FDA)이 마이크로바이옴 신약을 최초로 승인하면서 국내에도 치료제 개발에 대한 기대감이 커지고 있지만, 국내 업계 기술력은 세계시장에 비해서는 늦은 편이다. 하지만 한국산 유산균에 대한 연구, 투자, 산학협력 등 정부의 지원과 관심이 증대된다면 블록버스터가 탄생할 수 있다.

이를 위해 국가 차원에서는 산학연이 공동으로 마이크로바이옴에 대해 연구를 이어나갈 수 있는 지원을 아끼지 않아야 한다. 정부가 2025년부터 2032년까지 8년 동안 총 4000억원의 예산을 투자하겠다는 계획을 밝혔다.

이를 토대로 장내 미생물과 코로나19를 비롯한 다양한 신생 질환의 연관성을 연구하는 전문 기관을 설립하는 방안도 고려할 필요가 있다. 더불어, 기업과 병원 등 다양한 주체가 공동으로 참여해 역학 데이터를 수집할 수 있는 기반 조성도 중요하다. 이 모든 지원이 뒷받침되고 산학연의 노력이 결실을 맺는다면, 마이크로바이옴 신약이 불치병을 고치는 데 한 걸음 더 나아가, 한국 바이오산업의 새로운 역사를 써낼 것으로 기대한다.

"인적·물적 연구기반 시스템 확보 필요"
-홍광희 CJ바이오사이언스 Discovery센터장

CJ바이오사이언스의 리드 파이프라인 CJRB-101은 미국 FDA(2023년 1월)와 국내 식약처 (MFDS, 2023년 6월)에서 IND(임상시험계획) 승인을 받았다. 2023년 10월 첫 환자 투약을 실시, 현재까지 순조롭게 임상을 진행 중에 있다.

CJRB-101은 비임상 데이터 상에서 암 성장 억제 효과(Tumor growth inhibition)를 확인, 기존 면역항암제 키투르다에 효과를 보이지 않는 환자의 암조직을 이식한 마우스 그룹에서도 CJRB-101과 키투르다를 병용투여 했을 때, 암 조직의 크기가 줄어드는 괄목할만한 결과를 얻었다.

더불어, CJ바이오사이언스는 마이크로바이옴 데이터 기반의 Ez-Mx™ Platform(이지엠플랫폼)을 보유, 생명공학과 컴퓨터공학을 접목한 BI 기술을 활용한 바이오 마커 발굴이 용이한 강점을 가지고 있다.

2024년은 대한민국이 마이크로바이옴 치료제 분야에서 글로벌 리더로서 선도적인 역할을 수행하는데 필요한 초석을 다지는 한 해가 될 것이라고 생각한다. 동시에 마이크로바이옴 치료제에 대한 국민적 관심과 정부의 적극적인 지원이 필요한 시점이기도 하다. 마이크로바이옴은 다른 치료제 대비 안전성과 내약성이 뛰어나다는 강점이 있다.

특히, 건강한 사람의 대변에서 기원한 유익한 상재균 혹은 식경험 및 선행된 임상시험 등 인체사용례가 있는 균주를 이용한 마이크로바이옴 치료제의 경우 이러한 강점을 더 확고히 할 수 있다. 이러한 강점을 십분 활용할 수 있는 적절한 제도적 뒷받침이 함께 된다면, 대한민국과 우리 기업들이 마이크로바이옴 치료제 분야 세계시장의 리더로 확고히 자리매김할 수 있을 것이다.

이를 위해, 마이크로바이옴 치료제 연구와 개발을 위한 산∙학∙연∙병 간의 유기적인 협력을 강화하고 지속적이고 장기적인 지원 계획을 통해 치료제 개발의 선순환을 이룰 수 있어야 할 것이다. 마이크로바이옴 연구가 신약 개발단계로 이행을 위해서는 인적, 물적 자원의 투입과 인프라 구축이 선행되어야 한다. 모든 유관 기관들 간 건전한 마이크로바이옴 R&D 생태계 구축을 위한 공동 협력 방안을 마련하여 상생으로의 방향 제시가 필요한 시점이다.

"통합·전주기 R&D 예산 투자·확보 중요"
-박한수 지놈앤컴퍼니 대표

지놈앤컴퍼니는 마이크로바이옴을 기반으로 한 면역항암 치료제 GEN-001을 개발하고 있다. GEN-001은 현재 위암과 담도암을 대상으로 임상 2상을 각각 진행 중이다. 위암 대상 임상 2상은 독일 머크의 면역항암제 바벤시오와 병용임상을 진행 중이다. 2022년 4월 첫 환자 투약을 시작으로 2023년 5월 중간분석 결과를 발표했고, 2024년 1월 미국 임상종양학회 소화기암 심포지엄(ASCO GI)을 통해 주요 데이터를 발표할 예정이다.

2022년 MSD와 공동개발계약 체결한 GEN-001 담도암 대상 임상 2상은 면역항암제 키트루다와 병용임상 2상을 진행 중이다. 해당 임상은 지난 2023년 9월 첫 환자 투여를 시작으로 순조롭게 진행되고 있다.

현재 마이크로바이옴 치료제 개발에 있어 국내외 바이오기업 간 격차가 크지 않기 때문에 정부의 적극적인 지원이 이뤄진다면 국내 기업이 마이크로바이옴 치료제 분야를 선도할 수 있는 가능성이 높다.

구체적으로 국내 마이크로바이옴 신약개발 글로벌 경쟁력을 높이기 위해서는 학계의 기초연구, 산업체의 개발 노하우 및 사업화 역량을 융합하여 시너지를 창출할 필요가 있다고 생각한다.

기존에는 정부 부처별로 R&D와 사업화를 구분한 지원이 이뤄지면서 업무협조에 대한 어려움뿐만 아니라 비효율적인 중복 투자, 도전의식이 부재한 과제 목표, 형식적인 결과의 포장 등 부처별 지원에 따른 한계가 있었을 것으로 생각된다.

앞서 언급한 바와 같이 우리나라 기업들이 마이크로바이옴 치료제 분야를 선도하기 위해서는 부처별로 나누어서 R&D 예산을 지원하는 기존 방식은 지양하고 통합적으로 부처별 R&D 예산을 출자하여 전주기적으로 신약개발을 지원하는 것이 필요하다.

또한 마이크로바이옴 치료제 연구가 단일, 복합균주를 넘어 차세대 마이크로바이옴 기반 신약으로 각광받을 수 있는 엔지니어링 기술이 접목된 연구가 활발하게 이뤄질 수 있도록 관련 인허가 규제와 가이드라인을 선도적으로 마련해야 마이크로바이옴 치료제 개발을 리딩할 수 있을 것으로 판단한다.

"일관·지속·대규모 연구개발 예산 절실"
-양보기 지아이바이옴 대표

지아이바이옴의 주요 파이프라인은 대장암 마이크로바이옴 치료제 GB-X01을 들 수 있다. GB-X01은 항암 효능 및 표준 항암제의 치료 효과를 높여주는 균주다. 대장암 모델의 전임상 연구에서 항종양 면역반응을 일으키는 세포독성 T세포 및 NK세포 활성화 및 암세포 증식에 관여하는 대사체의 화학적 변화를 통해 항암 효과를 나타내는 것이 확인됐다.

또한 대장암의 표준 치료법으로 사용되는 5-FU, 베바시주맙, PD-1항체 등과 병용투여 했을 때 치료적 이점(clinicalbenefit)을 보였다. GB-X01은 삼성서울병원에서 진행한 대장암 환자 대상 임상 1상 시험의 모든 환자 투약을 마쳤으며, 2024년 1분기에 결과가 도출될 것으로 예상된다.

현재 국내에서 마이크로바이옴 가이드라인은 있지만, 생균치료제 특성에 맞는 임상 및 비임상 관련 가이드라인은 부족한 실정이다. 이마저도 생균치료제의 특성을 반영하지 않은 포괄적인 내용이다. 게다가, 마이크로바이옴 치료제의 비임상 독성시험이 일반의약품과 동일하게 요구되는 규정은 생균치료제의 특성을 고려하지 않는 방침이다. 특히 안전성이 이미 입증된 고시형 균주에 대해서도 타 제제와 동일하게 장기 독성 실험 결과를 요구하는 것은 생체치료제에 대한 이해가 부족하기 때문인 것으로 해석된다.

또한 신약개발 기업의 흥망을 좌우한다고 해도 과언이 아닐 가장 결정적인 마일스톤인 임상 개발은 막대한 비용과 시간을 필요로 하면서도 극히 희박한 성공 확률을 향한 여정이다. 특히 합성의약품이나 항체의약품 대비 작용기전(MoA)이 불명확하고 용량(dose) 적정성 판단 및 품질관리(QC)기준을 제시하기도 난해한 마이크로바이옴 치료제의 경우 성공에 대한 불확실성은 더 커진다. 이처럼 위험도가 높은 새로운 분야의 신약개발을 위해서는 개발기업이 보다 도전적으로 임상 개발을 이끌어 갈 수 있는 국가 차원의 지원이 무엇보다 절실하다.

2022년 8월 미국 FDA에서 마이크로바이옴 치료제를 세계 최초로 승인하면서 마이크로바이옴 개발에 대한 새로운 방침이 조속히 나올 것으로 예상되었지만 여전히 더딘 상황이다. 식약처 내에 마이크로바이옴 전담 부서의 신설과 제제 임상시험 가이드라인이 마련된다면 초기 임상 개발에 어려움을 겪는 많은 개발사들에게 도움이 될 것이다.

그리고 우리나라는 마이크로바이옴의 성장성을 고려해 범정부 차원에서 1조1505억원을 투입해 10년 간 3단계로 진행하는 국가 마이크로바이옴 이니셔티브를 추진했으나 현재는 무산된 상태다. 세계 시장을 선점하기 위해서는 정부의 일관성 있고 지속적인 지원이 매우 절실하다.