약물전달시스템(DDS)이 단순한 약물 운반을 넘어 실제 생체 내에서 약물의 분포와 효능을 확인하는 방향으로 나아가고 있다.

16일 서울바이오허브 지역열린동 컨퍼런스홀에서 열린 ‘약물전달시스템·인비보 검증 세미나(Drug Delivery System, In Vivo Validation Seminar)’에서는 아이빔테크놀로지, 일리아스바이오로직스, 바이온리퀴드, 시프트바이오, 뉴머스가 각사의 DDS 플랫폼과 개발·검증 사례를 소개했다.

DDS는 약물을 특정 조직이나 세포에 선택적으로 전달하거나 체내 방출 속도를 조절해 약효를 높이고 전신 부작용을 줄이는 기술을 말한다.

각 기업은 생체현미경, 표적 엑소좀, RNA 안정화·전달부터 세포 유래 나노입자, BBB(혈뇌장벽) 조절 등 약물의 표적 전달과 인비보(In vivo) 검증을 위한 기술을 소개했다.

아이빔테크놀로지, 생체현미경으로 실시간 약물 효능 평가

김필한 아이빔테크놀로지 대표는 살아있는 개체에서 약물과 세포를 실시간으로 관찰할 수 있는 생체현미경(Intravital Microscopy, IVM)을 소개했다.

아이빔테크놀로지는 생체현미경을 기반으로 약물의 PK/PD와 치료 효능을 정량 분석하는 비임상 이미징 전문 CRO로, 맞춤형 질환 모델 구축부터 이미징과 데이터 분석, 결과 보고까지 지원하고 있다.

특히 형광 표지 약물의 생체 내 작용을 실시간 추적해 표적 도달 시점, 조직 침투 깊이, 공간적 분포와 체내 잔류 특성 등을 평가한다.

중추신경계(CNS) 약물이 BBB를 통과해 뇌 실질로 전달되는지도 직접 확인할 수 있다. 또한 동일 개체에서 약물 투여 전후의 변화를 반복 관찰해 약물에 따른 생체 반응과 치료 효능을 평가한다.

아이빔테크놀로지는 공초점·이광자 이미징 기반 장비에 Motion Compensation과 AI Denoising 기술을 적용하고 있다. 

김 대표는 “어떤 약물이라도 형광을 표지할 수 있다면 그 약물이 실제 생체 내에서 어떻게 전달되는지 라이브 상태에서 촬영할 수 있다”며 “약물의 생체 내 전달과 효능을 장기적으로 추적할 수 있는 기술”이라고 설명했다.

일리아스바이오로직스, 표적 엑소좀으로 전달 범위 넓혀

최철희 일리아스바이오로직스 대표는 ‘Precision Targeted Exosome Therapeutics and Drug Delivery System’ 발표에서 엔지니어드 엑소좀 기반 정밀 약물전달 기술을 소개했다.

일리아스바이오로직스는 빛을 이용해 활성 단백질을 엑소좀 내에 탑재하고 표적 세포로 전달하는 EXPLOR와 Exo-Target 플랫폼을 기반으로 난치성 질환 치료제를 개발하고 있다.

치료용 단백질을 엑소좀에 탑재하는 EXPLOR, 조직·세포 특이적 표적화 기술 Exo-Target, 고순도·대량생산 기술 Pure-Exo를 주요 플랫폼으로 두고 있다.

특히 Exo-Target은 엑소좀 표면에 표적 펩타이드를 접목해 표적 세포와 조직에 대한 선택적 전달을 유도하는 기술이다. 회사는 표적 모이어티(targeting moiety) 발굴부터 결합, 세포 유입, 동물모델 기능 검증까지 단계별 검증을 진행하고 있다.

최 대표는 “엑소좀을 유전적으로 조작해 조직으로 이동하는 능력을 개선하고, 내부에 생체활성 물질을 탑재하는 두 가지 엔진이 중요하다”며 “개량된 엑소좀을 실제 임상에 적용하기 위해서는 대량생산과 배치 간 일관성 확보가 무엇보다 중요하다”고 말했다.

바이온리퀴드, 이온성 액체로 RNA 안정화· 비침습 약물 전달

정호철 바이온리퀴드 대표는 이온성 액체 기반 약물전달시스템(DDS) 플랫폼을 소개했다.

바이온리퀴드는 RNA 상온 안정화제 ‘Liquid Shield’와 비침습 약물전달체 ‘Delivery Vector’를 개발하고 있다. Liquid Shield는 RNA의 분해를 막아 안정화를 지원하고, Delivery Vector는 세포막과 장·피부 장벽을 통한 약물 전달을 목표로 한다.

회사는 생체적합성 이온성 액체 17종을 확보했으며, 평가 대상 8종 중 7종에서 CC50(50% Cytotoxic Concentration) 30mM 이상으로 낮은 독성을 확인했다.

정 대표는 “RNA 안정화제 개발의 핵심은 콜드체인 부담을 해결하는 것”이라며 “양이온과 음이온의 최적 조합을 통해 이러한 한계를 해결하고자 한다”고 말했다.

바이온리퀴드는 다쏘시스템의 BIOVIA Discovery Studio를 활용해 RNA와 이온성 액체 간 상호작용을 분석하고 실제 RNA 실험을 병행하고 있다. 현재 소형 RNA를 대상으로 연구하며 향후 대형 RNA로 확대할 계획이다.

시프트바이오, 세포 유래 나노입자로 반복 투여·거대분자 전달

남기훈 시프트바이오 대표는 세포 유래 나노입자 기반 약물전달 플랫폼 ‘NNP’를 소개했다. 회사는 NSM Scaffold, NNP Design AI, NNP Manufacturing을 통합한 ‘NNP Trinity’를 기반으로 단백질·펩타이드·ASO/siRNA·mRNA 등 다양한 치료물질을 표적 장기와 세포에 전달하는 기술을 개발하고 있다.

자체 스캐폴드인 ‘NSM’을 기반으로 표면에는 타깃팅 모티프를, 내부에는 치료용 페이로드를 탑재해 NNP를 설계한다. NNP Design AI로 약물 탑재 가능성을 사전 예측하고 생산 공정까지 연결해 CMC 규격과 배치 간 일관성, 대량생산성을 확보하는 것이 목표다.

남 대표는 “세포 유래 나노입자가 차세대 약물 전달체로서 강점이 있다고 판단하고 있다”며 “반복 투여가 가능한 안전성, 마크로몰리큘 같은 거대 분자를 굉장히 많이 탑재할 수 있는 역량을 지니고 있다”고 말했다.

뉴머스, BBB 일시 개방해 뇌질환 약물 전달

박주영 뉴머스 대표이사는 집속초음파를 활용해 원하는 뇌 부위의 BBB를 일시적으로 개방하는 기술을 소개했다.

BBB는 뇌질환 치료제의 뇌 내 전달을 제한하는 핵심 장벽으로, 뉴머스는 이를 수술 없이 안전하고 정밀하게 개방하는 전용 집속초음파 장비를 개발하고 있다.

박 대표는 “기존 약물은 BBB 투과에 어려움이 있었다”며 “약물의 형태를 변형하지 않고도 뇌 전달을  빠르게 검증할 수 있도록 하겠다”고 말했다.

뉴머스는 초음파와 마이크로버블의 반응을 실시간으로 모니터링해 초음파 출력을 조절하는 기술을 개발하고 있다.

비인간 영장류에서 실험 검증을 완료했으며, 현재 알츠하이머병과 재발성 교모세포종 환자를 대상으로 임상시험을 수행하고 있다.