[바이오 라이징스타] 이뮤노바이옴 임신혁 대표 “차원이 다른 '디테일'로 마이크로바이옴 신약 성공 이끌 것”
LBP 균주 활성물질, 작용기전 규명 완료…허가 허들 CMC 문제까지 해결
입력 2023.12.01 06:00 수정 2023.12.11 16:10
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이뮤노바이옴 임신혁 대표이사.©약업신문

“실타래같이 꼬여 있는 마이크로바이옴과 인체 면역시스템을 이뮤노바이옴이 푸는 데 성공했다. 이는 마이크로바이옴 치료제 허가와 상업화 문제 해결의 시작점이 될 것이다. 선도 파이프라인 항염증 치료제 'IMB002' 임상 1상이 곧 개시된다. 긍정적인 결과가 기대된다.”

약업신문(약업닷컴)이 선정하는 <바이오 라이징스타>의 두 번째 기업으로 선정된 '이뮤노바이옴' 임신혁 대표이사의 말이다. 임 대표는 30일 차원이 다른 디테일로 개발 중인 마이크로바이옴 신약을 블록버스터로 만들겠다는 포부를 이같이 밝혔다.

이뮤노바이옴은 포항공과대학교 생명과학과 교수인 임신혁 대표가 2019년 6월 설립한 바이오텍이다. 임 대표는 고려대학교에서 생명과학 학사, 생화학 석사 과정을 마치고, 세계 최고 기초과학 연구기관으로 꼽히는 이스라엘 와이즈만 연구소(Weizmann Institute of Science)에서 면역학 박사 학위를 받았다. 이후 종근당 중앙연구소, 하버드대학교 의과대학 면역학 박사후 연구원을 지냈고, 광주과학기술원 생명과학과 교수로 임용, 2014년부턴 포항공과대학교에서 생명과학과 교수로 재직 중이다.

약업신문은 최근 서울 강남구 역삼동 이뮤노바이옴 서울사무소에서 임신혁 대표를 만나 최근 바이오 신약 분야에서 가장 주목받는 마이크로바이옴 치료제 미래 가치와 이뮤노바이옴만의 경쟁력에 대해 들었다.

바이오 라이징스타로 선정된 소감은.

바이오 라이징스타에 이뮤노바이옴이 선정된 것은 영광이며, 위축된 바이오 투자 환경에서 연구개발 중인 본사에 큰 격려가 된다. 특히 마이크로바이옴 신약 개발 과정에서 가장 큰 허들로 지적되는 질병과 마이크로바이옴 치료제 간 인과관계의 명확성 한계를 'Avatiome(아바티옴)' 플랫폼 기술이 해결할 수 있다는 점을 높게 평가받아 기쁘다.

이뮤노바이옴 소개 부탁드린다.

모든 질환은 '면역'에서 비롯된다고 해도 과언이 아닐 만큼, 질환 발병의 주원인으로 여겨지고 있다. 또 우리 신체의 면역 생태계를 최상으로 조절, 제어하는 것이 치료제 개발의 시작점이다. 이러한 목표를 바탕으로 '이뮤노(Immuno, 면역)'와 '바이옴(Biome, 생태계)'을 합쳐 이뮤노바이옴(Immunobiome)을 회사명으로 정했다.

면역 생태계는 감기, 관절염과 같이 우리가 일상적으로 겪는 질환부터 나아가 생명에 중대한 위협을 받는 암까지 모든 질환에서 인과관계가 있다. 최근엔 알츠하이머병과 같은 중추신경계 질환과 선천적 질환으로 알려진 자폐증까지도 면역 질환 측면에서 치료법이 고안되고 있다.

이뮤노바이옴은 면역 생태계 조절에 가장 효과적인 마이크로바이옴을 포함한 여러 모달리티를 기반으로 신약 파이프라인을 구축, 난치성 질환 치료제를 개발하는 것이 목표다. 현재 IMB001(고형암, 아토피성 피부염), IMB002(염증성장질환, 류마티스 관절염, 면역질환) 파이프라인을 구축했다.

이뮤노바이옴 마이크로바이옴 신약 파이프라인 연구개발 현황. IMB002는 지난 8월 18일 식약처로부터 염증성장질환 임상 1상 IND(임상시험승인신청계획서)를 승인 받아, 서울대학교병원에서 임상 개시를 준비 중이다.©이뮤노바이옴

마이크로바이옴 신약개발에서 명확성 한계가 무엇인지.

마이크로바이옴 치료제의 가능성과 시장 성장성은 이미 많은 보고서를 통해 제시되고 있다. 그러나 신약 개발의 가장 핵심적인 요구 사항인 활성물질 및 작용기전 규명, 다기능적 작용기전을 통한 치료 혁신성, 의약품으로서 규제기관 심사에 필요한 필수 데이터 등을 충분히 확보하지 못하는 실정이다. 인체 마이크로바이옴이 동물과 다른 점을 고려할 때, 동물기반 전임상 평가모델 결과가 실제 임상에 얼마나 성공적으로 적용되는지를 증명하는 것이 마이크로바이옴 신약개발의 관건이다. 

이뮤노바이옴은 신약개발 전주기에 걸쳐 인공지능 기반 연구 기법을 활용, 최적의 인체모사 동물모델을 개발했다. 또한 최적의 마이크로바이옴 균주(컨소시엄)를 발굴, 활성물질을 밝혀내고 이 물질의 작용기전을 규명한 근거를 바탕으로 인체에 적용할 수 있는 최적의 임상 적용 모델을 개발했다. 이 혁신 기술이 집약된 플랫폼이 Avatiom이다.

Avatiom(아바티옴) 플랫폼 특징은.

Avatiom은 신약개발 전주기에 걸쳐 명확한 데이터를 확보할 수 있게 하는 분석 플랫폼 기술이다. 즉, 신약후보물질 도출부터 전임상시험, 임상시험에까지 개발하고자 하는 치료제가 실제로 원하는 활성물질인지, 작용기전을 나타내는지, 부작용 발생과 목표하는 효과 발현을 보이는지 등을 단계별로 분석, 데이터와 레퍼런스를 얻을 수 있도록 하는 기술이다.

특히 이뮤노바이옴은 Avatiom 플랫폼에 AI를 적극 도입했다. 사람이 수작업으로 할 수 없는 영역에서 방대하고 정확한 데이터를 확보할 수 있기 때문이다. 이는 곧 가장 효과적이고 안전한 치료제 개발에 중요한 실마리가 된다. 대표적으로 이뮤노바이옴은 Avatiom 플랫폼에 여러 특허 기술을 접목해 독자 기술을 활용한 부작용 예측 프로그램을 개발했다. 이 프로그램은 면역체계에서 특정 패스웨이를 블로킹했을 때, 발생할 수 있는 부작용들을 예측할 수 있다. 이를 통해 부작용이 없는 신약을 개발할 수 있게 하는 셈이다. 의약품은 강력한 효과도 중요하지만, 안전성 확보가 우선이므로 이뮤노바이옴의 Avatiom 플랫폼을 활용한 신약개발은 성공 가능성이 크게 증가한다.

이뮤노바이옴 Avatiom 진행 절차 모식도(AI: 자체 보유 머시러닝 알고리즘).©이뮤노바이옴

Avatiom 플랫폼을 조금 더 자세히 설명하자면.

크게 세포주 기반 평가(In vitro 분석), 동물로부터 추출한 면역 기반 활성 평가(Ex vivo), 이 결과를 바탕으로 다시 동물모델에서 검증하는 방식으로 진행된다. 동물모델에선 장내 세균총에 따라 생쥐 마이크로바이옴(SPF)을 지닌 모델, 무균 생쥐 모델(GF) 및 인체 면역·마이크로바이옴을 갖는 인간화 모델(HMM)을 통해 후보물질과 후보 균을 평가한다. 이후 인체 적용 가능성을 분석하기 위한 생물정보학적 분석(In Silico 분석 모델), 인공지능(AI) 분석을 수행한다. 이를 통해 얻어진 결과는 인체 적용 가능성, 임상 설계, 임상 지표 분석 등 신약개발 타깃 도출과 개발 과정에 활용된다.

LBP(Live Biotherapeutic Products) 마이크로바이옴 치료제 가능성과 한계, 극복 과정은.

최근 LBP 기반 마이크로바이옴 치료제가 글로벌 규제기관으로부터 사용 승인을 받으면서, 이 분야는 새로운 신약 카테고리로 자리 잡아가고 있다. 그러나 여전히 기존 단일 성분으로 구성된 치료제보다 LBP 마이크로바이옴 치료제는 최소 1000배 이상 높은 복합성이 한계로 여겨지고 있다. 단일 패스웨이를 통한 약물의 대사 작용을 명확히 추적할 수 없다는 이유에서다. 그러나 이뮤노바이옴은 이러한 복합성이 기존 약물로는 치료가 어려운 질환까지 근본적 치료를 가능하게 하는 가장 큰 강점으로 보고 있다. 

앞서 설명한 바와 같이 이뮤노바이옴은 이 복잡한 메커니즘을 명확한 데이터로 만들기 위해 그동안 연구개발에 매진했으며, Avatiom 플랫폼을 통해 이를 현실화시켰다. 먼저 블러드 타이핑(Blood Typing Test)과 같이 복잡한 박테리아의 면역 기능을 유형별로 분류하기 위해 2014년 4월 기초과학연구원 프로그램을 통해 무균생쥐를 국내 처음으로 개발했다. 이후 선별한 균들을 무균생쥐에 일일이 적용해 실제 균들이 면역반응을 억제하는 조절 T세포(Regulatory T cell)를 유도하는지, 또는 면역을 활성시키는 CD4, CD8에서 인터페론 감마를 많이 생성시키는 균인지 등을 연구했다. Avatiom 플랫폼을 활용해 수많은 검증을 통해 최종 2종 균을 확보, 파이프라인으로 구축하는 데 성공했다.

이뮤노바이옴은 LBP 마이크로바이옴 한계로 여겨지는 높은 복합성을 실타래 풀듯이 풀었고 이를 통해 CMC(Chemistry, Manufacturing and Controls)도 명확히 할 수 있는 틀을 마련, 제조 및 인허가에서 발생할 수 있는 문제까지 해결했다.

선두 파이프라인 'IMB002' 소개와 개발 현황은.

IMB002는 비피더스 균으로 표면에 'CSGG(Cell surface β-glucan·galactan)'라는 새롭게 규명된 물질을 발현하는 특징이 있다. CSGG는 장내 수지상세포(Dendritic Cell)를 통해 미접촉 T세포(naive T cell)를 조절 T세포로 분화시킨다. 분화된 조절 T세포는 항염증 사이토카인 IL-10의 분비를 촉진하고, 염증을 유도하는 IFN-γ 분비를 억제한다. 이 작용기전은 실제 동물모델에서 우수한 안전성과 항염증 효능 결과 데이터로 확인됐다.

이뮤노바이옴 IMB002 작용기전.©이뮤노바이옴

IMB002는 난치성 자가면역질환과 염증성 장질환 치료제로 개발 중이다. 특히 IMB002는 경구 투여가 가능한 제제로 개발하고 있다. 기존 마이크로바이옴 치료제는 직장에 투여하는 방식이 대다수로 환자 편의성이 떨어졌다. 지난 4월 FDA가 경구형 마이크로바이옴 치료제를 공식 인정하며 이론으로만 여겨졌던 경구형 마이크로바이옴 치료제가 실제 증명됐다. 

IMB002는 식품의약품안전처로부터 지난 8월 18일 임상 1상 IND(임상시험계획서)를 승인받아, 서울대학교병원에서 임상 개시를 준비 중이다. IMB002 임상 1상을 2024년내 마무리할 예정이며, 임상시험과 동시에 글로벌 빅마파와 다방면으로 협업도 추진할 계획이다.

염증성 장 질환 모델 마우스에서 IMB002와 CSGG 모두 염증에 의한 체중 감소 완화 효과가 입증됐다.©이뮤노바이옴

후속 파이프라인 'IMB001' 소개와 연구 진행 상황은.

IMB001은 마이크로바이옴 면역항암 치료제로 개발하고 있다. 동물실험에서 키트루다와 같은 기존 면역관문억제제와 병용 투여했을 때, 효능 증강 효과가 확인됐다. 이는 종양 관련 대식세포와 CD8 매개 세포 독성 기능이 항암 면역을 강화하는 특성이 있기 때문이다. 현재 임상 진입을 위한 준비를 진행 중이다.

IMB001은 표면에 'RHP(Rhamnose-rich Heterogenous Polysaccharide)'라는 물질을 발현하는 균주다. RHP는 장내 대식세포(Macrophage)를 자극해 세포독성 T세포(cytotoxic T cell)의 분화를 유도, 궁극적으로 종양미세환경(Tumor Micro Environment)을 변화시켜 종양을 제거한다. 또한 자극된 대식세포는 LCN2 유전자를 발현해 철(iron) 이온을 흡수하며, 이는 종양에 대한 산소 공급을 저해해 사멸을 유도한다.

이뮤노바이옴 IMB001 작용기전.©이뮤노바이옴

마지막으로 전하고 싶은 말씀 부탁드린다.

이뮤노바이옴은 글로벌 블록버스터 마이크로바이옴 신약을 개발하는 것이 첫 번째 목표다. 선두 파이프라인 IMB002 임상 1상 개시가 코 앞으로 다가와 기대가 크다. IMB002와 후속 파이프라인 개발에 성공해 큰 이익을 창출하고 이를 질병으로부터 고통받고 있는 환자, 소외된 이웃에게 나누는 선한 영향력을 행사하는 기업으로 성장할 수 있도록 더욱 정진하겠다.

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