정책
신약개발⑤ - 생명공학을 통한 신약개발 현황과 전망
임종석
·서울대약대 卒
·한국생명공학연구원
세포생물학연구실 실장·책임연구원
국내, 화학기반에 의존·기술독점·문어발식 투자
공동연구체제 `네트워크' 형성·IT-BT 접목 바이오벤처 육성해야
1987년 물질특허가 도입된 이후 국내에서도 신약개발에 대한 새로운 인식이 싹트기 시작하여 모방신약에서 벗어나 혁신적인 신약의 개발 의지가 한층 강화되어 왔다. 이러한 결과로 신약개발 분야에서도 일부 가시적인 성과들이 나타나기 시작한 것으로 평가되고 있다.
그러나 21세기에 들어 가속화된 급격한 기술혁신은 일부 선진국이 주도하는 신약개발의 패러다임이 근본적으로 변화하고 있음을 보여주고 있다.
특히 생명공학(BT)과 정보공학(IT)등의 신기술이 신약개발에 도입되어 발생하는 기술혁신의 영향으로 신물질 발굴의 가능성이 높아지고 있으며 그에 따르는 물질특허의 취득 가능성도 증폭되고 있다.
이는 신약개발의 학문적 기반이 화학에서 생물학으로 옮겨가면서 더욱 두드러지고 있다. 특히 2001년 2월에 미국의 생명공학 벤처업체인 셀레라지노믹스(Celera Genomics)에 의해 인간유전체 서열의 99% 해독이 완성되고 2003년 완전 해독이 예상되면서 공식화된 포스트-지놈 시대에는 유전체 정보에 기반을 둔 신약개발이 제약산업의 새로운 경쟁력으로 대두되고 있다.
이러한 연구개발 배경은 이미 시장에 진출했거나 진출 예정인 일부 신약의 예에서 보듯이, 기존의 신약 연구개발 기간의 획기적 단축과 신약개발의 성공 가능성이 상당히 증가하리라는 기대를 낳고 있다. 이 시점에서 국내 산업계의 생명공학을 통한 신약개발의 추진상황을 돌아보고 향후의 전망을 예상해 보는 것은 우리 제약산업의 경쟁력을 높이고 첨단신약의 개발을 앞당기기 위한 중요한 작업이 될 수 있을 것이다.
국내 추진현황
1950년대 후반부터 본격화된 국내의 제약산업은 60년대 들어 수입의약품의 제형 및 포장공정의 국산화 등을 통하여 기반을 잡은 후 정부의 국내 시장 보호정책에 의해서 비교적 안정적인 발전을 해왔다고 평가된다.
그러나 1980년대의 완제의약품 수입자유화와 1987년의 물질특허제도의 도입 이후 국제 경쟁구도의 중심으로 들어서게 되었다. 이때까지 우리의 제약산업은 신약개발에 있어서 기술을 포함하는 연구역량의 부족으로 외국제품의 모방을 통한 품목의 개발에 전력할 수밖에 없었다.
그 이후 90년대 들어서 본격적인 신약개발이 시작되었다고 할 수 있으므로 신약개발의 역사는 10여년 정도에 불과하다고 할 수 있다.
최근 들어 국내 제약산업의 신약개발 양상은 초기의 항균제, 항암제 등의 화학요법에서 탈피하고 있다.
생물학적 제제, 프로톤 펌프 억제 항궤양제를 비롯하여 해외에서 아직 시판되는 약물이 없는 포타슘 채널에 작용하는 항고혈압제, 가역성 프로톤 펌프 억제 항궤양제 등 다양성을 보이고 있어 국내 신약 개발연구의 국제화 가능성을 보이고 있는 것으로 평가되고 있다(신약의 임상개발과정과 국내여건의 변화, 제13회 보건산업진흥포럼 2001).
이러한 성과는 10여년 이라는 짧은 국내 신약개발 연구기간, 그리고 열악한 투자 및 연구개발 여건에 비해 괄목한 만한 성장으로 평가될 수 있다. 하지만 현재 해외에서 활발히 개발되고 있는 신약후보물질들과의 경쟁력이라는 측면에서 국내 제약산업이 가까운 장래에도 지속적이고도 안정적인 성장을 이룰 수 있을지는 의문이라고 하지 않을 수 없다.
국내의 연구개발 환경은 생명공학이나 신물질 관련 연구뿐만 아니라 대부분의 연구개발 사업이 공공자본에 대한 의존성이 크고 사적자본의 비중이 작은 것은 큰 문제라고 할 수 있다.
주요 제약사를 중심으로 연구개발 동향을 살펴보면 유한양행의 경우 장기적으로 새로운 약물 작용점을 발굴해 국제경쟁력을 가진 신약을 개발한다는 전략아래 국내외 유수의 대학과 외국 바이오 벤처와 공동연구를 진행 중이거나 추진하고 있다. 이 회사는 세계시장을 겨냥한 간판 신약후보물질로 위·십이장궤양치료제 YH1885, 암을 일으키는 ras유전자를 억제하는 항암제 YH3945, 동아제약과 공동 개발하고 있는 골다공증치료제를 꼽고 있다.
동아제약의 경우 발기부전, 비만, 골다공증, 천식, 관절염 등 생명을 위협하지는 않지만 인생에 대한 만족도(Quality of Life)를 떨어뜨리는 질환에 대한 치료제를 개발한다는 전략이다. 그 첫번째 작품인 먹는 발기부전치료제 DA-8159(가칭 서포라이즈)는 2001년 6월 서울대병원에서 임상 1상 시험에 들어가 빠르면 조만간 2상 임상시험이 끝날 예정이다. 아울러 자체적으로 천식을 유발하는 유전자를 조절하는 치료제를 연구하고 있으며 바이오의약품 연구도 가속화시킬 계획이다.
중외제약은 산하 연구소에서 21세기를 준비하는 신약개발에 적극 나서고 있다. C&C신약연구소는 부정맥치료제와 항암제와 관련된 신약을 개발하고 있다. CGen리서치센터는 암, 당뇨병 등 현대인이 갖고 있는 대표적 난치성 질환에 대한 유력 신약후보물질을 개발하고 있으며, 특히 세계적인 연구기관인 PNRI와 유전자학 및 첨단화학을 결합해 신약을 개발하는 케미컬지노믹스(Chemical Genomics)를 활용, 연구개발에 주력하고 있다.
종근당은 종합연구소를 중심으로 신약과 신제형 중심의 연구개발에 집중적인 노력과 투자를 기울이고 있다. 신약 연구 개발에서 항암제, 당뇨병치료제, 항생제, 패혈증치료제, 비만치료제 및 성기능장애 개선제 등을 주요 연구개발 목표로 잡고 있다.
한미약품은 신약개발 분야에서 경구용 항암제 오락솔, 허혈성 질환 치료제, ARS계열 내성균 치료용 항생제, HM-10411 계열 신규 백혈구 증식인자를 연구할 예정이다. 지난 2000년 세계 최초로 파클리탁셀 제제를 경구용으로 개발한 항암제 오락솔은 현재 독성시험 및 전임상 연구를 진행하고 있다.
대웅제약은 국내 최초로 생명공학 신약인 당뇨병성 족부궤양 치료제 EGF 개발을 계기로 본격적인 연구개발(R&D)에 나섰다. 최근엔 신약 개발을 통해 삶의 질을 향상시키는 첨단 바이오 기업으로 거듭나고 있다.
일양약품은 면역 항암제 `베타 이뮤난(β-Immunan)'과 차세대 위궤양 치료제 `IY-81149'에 신약개발 역량을 집중하고 있다.
보령제약 중앙연구소는 안지오텐신II 저해제인 BR-A-657 과 면역억제제인 CTLA4를 개발하고 있다. BR-A-657의 경우 임상 및 전임상 전문기관인 영국의 퀸틸즈사에서 전임상이 진행중이다.
국내 바이오산업을 태동시킨 녹십자는 LGCI와 함께 생명공학 제약산업에 집중하는 순수 지주회사이다. 축적된 생물학적 제제 분야의 생산기술 및 연구력을 바탕으로 유전공학을 이용한 신약을 개발하고 기존 제품을 업그레이드하는데 주력하고 있다. 주로 중장기 연구프로젝트를 수행하는 목암연구소를 중심으로 지난 88년 세계최초로 유행성 출혈열백신을 개발한데 이어 93년에는 세계 두번째로 약독화 수두백신을 개발하는데 성공했다.
LGCI는 그동안 인체의약 분야에서 알파 및 감마 인터페론, B형 간염백신, 인간성장호르몬, 백혈구 증강제 등을 독자 개발, 상품화했다. 동물의약 분야에서 세계 두번째로 젖소산유촉진제를 개발해 미국을 제외한 세계 각국에서 시장점유율 1위를 기록하고 있다. 또 세계적인 신약 상품화를 위해 새로운 퀴놀론계 항생제 `팩티브'에 대해 해외 임상을 완료하고 미국 FDA 등록 재신청을 추진이다.
SK(주)는 미래 성장축의 하나인 생명과학 사업의 중심에 신약 개발을 목표로 하고 있다. 1996년에 우울증치료제(YKP10A), 98년 간질치료제(YKP509)를 개발해 국내 기업으론 처음 미국 식품의약국(FDA)에서 미국내 임상시험 허가를 받았다.
제일제당 제약사업부는 1984년 발효 합성기술을 바탕으로 B형 간염백신 헤팍신-B 개발을 성공시키면서 제약사업을 본격화했다. 이후 유전자 재조합 인터페론인 알파페론 개발에 이어 최근에는 만성 신부전 환자의 빈혈 치료제인 에포카인 개발에도 성공했다.
이상 간략히 살펴본 국내 제약사의 신약개발 동향은 일견 상당한 수준에 올라 있는 것처럼 보이지만 그 내부를 살펴보면 대부분의 기업이 신약개발을 위한 기술의 기반을 여전히 화학기반에 두고 있다.
복잡하고 장시간이 소요되는 신약개발의 전 과정이 독점적으로 기업내에 존재해야 한다는 사고방식이 존재한다는 느낌을 가지게 된다. 또한 자본과 기술이 취약한 상황에서도 지나치게 다양한 분야의 신약개발에 치중하고 있어 일부를 제외하고는 선택과 집중을 통한 차별화된 연구개발의 형태가 상대적으로 적다고 보여진다.
(표1) 생물의약분야 벤처기업 동향
업체명
설립연도
주요개발분야
비고
뉴로텍
1998년
알츠하이머병
뇌질환의 근본적 원인규명을 통한 치료제 개발
마크로젠
1997년
형질전환생쥐
DNA칩 개발 및 유전자 정보를 이용한 질병 치료기술
마이 DNA
2000년
유전병진단
다발성 유전병 진단키트
바이로메디카패시핏
1996년
유전자요법 개발
유전자 치료
선바이오
1997년
항암활성제 개발
뇌졸중 치료제 및 인공혈액, 항암활성제
씨트리
1998년
원료의약품 중간체
에이즈치료제, 항암제
아이디진
1997년
유전자 감식
유전자 분석, 표피세포 DNA추출 기술
제네피아
1999년
당뇨병 조기진단
당뇨병 조기진단 kit
제넥셀
2000년
질병유전자 발굴
기능유전자 및 질병유전자 산물개발
진켐
1997년
신규 항암제
변형 유전자 조각을 이용한 신약과 신기술 개발
크레아젠
1998년
백신
소아마비 백신, 세포백신 기술
크리스탈지노믹스
2000년
구조유전체 연구에 기초한 신약후보 물질 발굴
당뇨치료제,항생제,비만치료제,골다공증 치료제
택손바이오텍
1997년
택솔생산
생물공학기술을 이용한 전문 항암치료제 개발, 차세대 항암제 개발
펩트론
1997년
펩타이드 물질
펩타이드 공학기술, 기능성 신소재 개발
프로테온
2000년
단백질 의약품
독감백신, 항암제, 말라리아 백신
※생물의약산업의 동향과 제약산(기)업의 대응전략, 바이오매거진 2001년 1월, 저자 일부 수정
<표2> 세계 바이오산업중 바이오 의약 산업시장
(단위 : 억달러)
구분
2000년
2003년
2008년
2013년
생물 의약
324
444
688
1,155
생물 화학
38
52
100
168
생물 환경
32
44
87
147
바이오식품
27
37
75
126
바이오에너지
11
15
37
63
생물농업
27
37
75
126
생물공정
81
111
188
315
합 계
540
740
1,250
2,100
※산업자원부, 21세기 한국산업의 비전과 발전전략, 1999년.
<표3> 국내 바이오산업중 바이오 의약 산업시장
(단위 : 억원,%)
구분
1996년
2000년
2005년
생물 의약
2,229(67.8)
14,720(46.0)
46,200(33.0)
바이오식품
154(4.7)
4,800(15.0)
25,200(18.0)
생물 화학
293(8.9)
3,200(10.0)
15,400(11.0)
생물 환경
166(5.1)
3,200(10.0)
15,400(11.0)
생물농업/해양
171(5.2)
2,560(8.0)
14,000(10.0)
바이오에너지/자원
-
2,240(7.0)
16,800(12.0)
생물공정
272(8.3)
1,280(4.0)
7,000(5.0)
합 계
3,285(100)
32,000(100)
140,000(100)
※산업자원부, 21세기 한국산업의 비전과 발전전략, 1999년.
국내 제약회사들의 역량으로 볼 때 신약개발의 타깃 발굴부터 상품화까지를 독자적으로 완결한다는 것은 인적, 물적 자본 및 기술역량의 부족으로 매우 어려운 실정인 것이 사실이다.
신약개발의 인프라 측면을 살펴보면 신약개발의 후반단계 중 상품화를 위한 단계의 기반이 매우 약하다. 따라서 신약의 승인단계에 있어서 전임상, 임상 등의 국내 시험결과의 국제적인 공신력에 문제가 있다.
이러한 배경을 고려하면 우리나라의 경쟁력은 신약개발 단계 중 초기 신물질 발굴에 가장 적합한 것이 아닌가 여겨진다. 특히 바이오 신약의 발굴은 자본 집약적이기 보다는 우수하고 창의적인 소수 연구인력에 의해 주도될 수 있으므로 소수의 인원으로도 가능하다고 이야기한다.
이런 신기술의 측면에서 우리의 역량을 살펴보면 90년대 후반부터 공공자본 지원이 집중되어온 생명공학 분야의 경우 양적인 성장이 매우 놀랍다.
2002년 통계에 의하면 국내 바이오 벤처의 수가 약 616개 업체로 추산되는 등 성과를 보이고 있다. 하지만 이 중 향후 생명공학분야에서 부가가치를 가장 핵심적으로 창출하리라고 예상되고 있는 생물의약 부분에 관련되어 있는 기업의 수는 조사된 501개 업체 중 184개(37%)로 분류되었으며 나머지는 식품, 환경 및 농업 분야의 기업이다('바이오벤처기업의 현황과 발전전략', 제29회 보건산업진흥포럼, 2002년 9월). 의약품 개발에 활발히 참여하고 있는 주요 바이오 벤처기업은 (표1)과 같다.
신약개발 패러다임 `케미칼'서 `바이오'로
향후 전체 의약품시장 10% 이상 점유 고도성장 기대
이들 주요 바이오 벤처기업이 모두 혁신적인 개념의 신약개발 기술을 보유하고 있는 것은 아니다. 그러나 현재까지 시장에 진출한 제품을 가지고 있지는 못하지만 우리의 발전된 IT 기술과 바이오 벤처의 역량이 결합된다면 전세계가 깜짝 놀랄만한 신약의 발굴이 불가능한 것은 아니라고 여겨진다. 이를 위해서는 제약 및 바이오 분야 대기업과 신약 발굴 벤처와의 상호협력이 어느 때보다도 중요하게 되었다.
신약개발과 관련하여 산·학·연간의 긴밀한 연계 및 협조를 위한 네트워크 환경의 중요성이 강조되고 있는 시점이다. 이를 위한 자본 및 기술 집약적 연구, 개발이 요구되는 실정에서 한 개별기업이 독자적인 신약개발 시스템을 다 갖추기보다는 가능한 연구개발력을 통합적으로 활용하는 공동 연구개발 체제 등의 협력체계를 갖추는 것이 국내 제약산업의 혁신에 필수적인 환경이라 할 수 있다.
구체적으로 각 대학은 생물학 및 의약학 관련 기초연구를 통한 기술기반 구축과 인재의 양성을 담당한다.
연구소는 신약 후보 및 신물질 정보의 분석, 설계, 합성 스크리닝 및 관련 응용연구를 수행하도록 하며, 제약기업은 바이오 벤처 등과의 협력을 통해서 선도물질 및 신약개발 후보물질의 발굴과 응용연구, 생산체계 확립에 주력함과 동시에 임상 및 허가를 위한 다국적 대형 제약회사와의 유연한 아웃소싱 마인드를 가지는 것이 중요하다 하겠다. 이 때문에 현시점에서는 연구소, 바이오 벤처기업, 제약회사, 대기업들이 서로의 강점을 바탕으로 공동 협력하는 모델이 절대적으로 필요하다고 여겨진다.
향후 전망
인간유전체의 염기서열 분석은 잠재적인 약물 후보들의 폭발적인 증가를 불러 일으켰다.
그러나 일부에서는 게놈지도의 완성이 당장 신약의 개발을 가져오는 것이 아니라 복잡한 단백질의 형성 조합을 완성해야만 가능하며, 이러한 해독에는 막대한 재원과 기다리는 시간이 필요하다고 주장하고 있다.
따라서 이를 근거로 여전히 돈을 버는 기업은 이전과 다름없이 화학조합으로 약을 만드는 전통 제약회사라고 비웃는 일부의 의견이 있지만 이는 극히 일부분의 사실을 언급한데 지나지 않는다.
생물의약산업은 전체 생명공학 산업의 절반을 넘고 있으며, 향후 생명공학 의약품은 전체 의약품 시장의 10% 이상을 점유할 것으로 전망되고 있다. 신의약품의 개발 가능성과 그 성공확률이 상대적으로 높은 산업으로 인식되기 시작하고 있다.
실제로 세계 생물의약품의 시장규모는 2000년에 300억 달러 대에 진입한 것으로 생각되며, 재조합 에리스로포이에틴(EPO), 콜로니자극인자(G/GM-CSF), 인간성장호르몬(GH), 인터페론(IFN), 인슐린 등 단백질 치료제와 B형 간염백신 등 백신 및 단세포군 항체를 이용한 진단 및 치료제 등 이미 10억불 이상의 매출실적을 기록하는 제품들이 수없이 탄생하고 있다. 또한 향후 10년간 생물의약 산업의 세계시장은 약 3배로, 국내시장은 약 7배로 성장할 전망이어서 산업의 고도성장이 기대된다(표2·3).
이와 더불어 최근 인간 Genome 프로젝트 이후 인간유전체 해석연구, 단백질체학, 약물유전체학, 화학유전체학, 유전자 치료기술, 뇌과학, 뇌공학연구, 새로운 생물촉매의 개발 및 생물전환기술, 세포조작에 의한 복제동물 생산기술, 형질전환 동·식물에 의한 유용물질 생산기술, 생물공학 기술, 고효율 스크리닝기술(High-Throughput Screening)의 발달이 급속히 이루어지고 있어 생물의약품의 개발은 더욱 가속화될 전망이다.
급변하는 생명공학 기술과 이를 이용한 다양한 신약개발의 세계적 추세에 대응하는 국내 제약산업의 전략은 앞서 언급한 바와 같이 제약산업의 구조를 재편하는 것이 무엇보다 중요할 것으로 여겨진다. 즉 제약기업간에 분업체계의 정비 및 선도 제약기업의 형성이 필요하며, 또한 신약, 신물질 위주의 기술력이 있는 바이오 벤처의 육성이 필요하다. 비교우위의 영역을 강화하거나 생명공학의약품의 개발에 연구개발비를 집중 투자하거나 생명공학 벤처기업을 설립하는 일도 제약회사의 경영혁신 차원에서 전략적으로 중요할 수 있다.
마지막으로 정부의 제도적 지원전략이 무엇보다 중요할 것이다.
여러 가지 의약제도의 개혁이 진행되고 있는 현실에 비추어 정부의 지원이나 유인책이 경쟁력이 있는 제약산업의 구조, 즉 전문화, 특성화된 제약기업으로의 유도를 가져올 수 있으며, 이는 특히 생명공학 기술을 이용한 신약개발을 앞당기는데 중요한 요소가 될 수 있다.
나아가 정부차원에서 기술력이 있는 전문화된 벤처기업의 창업을 지원, 육성하는 것이 필요하며, 이렇게 개발된 신약이 연구개발에 소요된 투자비를 쉽게 회수할 수 있도록 의약품 가격의 차별화 방안을 강구하는 것도 좋은 유인책이 될 수 있을 것으로 기대된다.
편집부
2003.02.27