“심혈을 기울여 발굴한 유망 후보물질들이 공정개발 단계에서 대거 탈락하고 있다. 삼성바이오로직스의 ‘디벨로픽(DEVELOPICK)’이 대안이 될 수 있다. 디벨로픽은 후보물질이 발굴 단계를 넘어 상업화 성공이 가능한지 평가하고 빠르게 IND(임상시험계획승인신청)에 도달할 수 있게 하는 삼성바이오로직스의 노하우와 데이터베이스가 집약된 CDO(위탁개발) 플랫폼이다. 개발물질이 성공할 수 있도록 신속하고 유연하게 고객을 중심으로 서비스를 제공하겠다.”

삼성바이오로직스 임헌창 제형개발그룹장의 말이다. 임 그룹장은 11일 서울 강남구 삼성동 코엑스에서 열린 '바이오플러스-인터펙스코리아 2024'의 인사이트 세션에 연자로 나서 'DEVELOPICK™3.0: 개발 가능성 평가 도구를 활용한 성공적인 후보물질 선정 및 성공적인 신약 개발'을 주제로 발표했다.

디벨로픽은 삼성바이오로직스의 CDO 서비스 중 후기 발굴(Late Discovery) 단계에서 상업적 개발 가능성을 평가하는 플랫폼이다. 자체 개발한 스코어링 시스템을 기반으로 후보물질의 물리화학적 특성을 체계적으로 평가해 최적의 후보물질을 선정하거나, 개발 진전 및 상업화 가능성을 평가해 결과를 고객사에 제공한다. 즉, 후보물질이 미래의 블록버스터가 될 수 있는지를 평가하고 걸림돌이 있다면 사전에 제거, 돌파구를 찾는 서비스인 셈이다.

임 그룹장은 “많은 바이오텍이 선도 후보물질 발굴 후 비임상 및 임상시험, 상업용으로 생산 가능한 지를 제대로 확인하지 못하는 실정”이라면서 “공정개발에서 문제가 발생하면 개발 타임라인이 지연돼 전체적인 개발 전략이 흔들리게 된다”고 지적했다.

임 그룹장은 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안이 디벨로픽이라고 강조했다. 임 그룹장은 “공정개발 과정에서 잠재적인 이슈를 발견하고 대책을 마련해, 개발 타임라인이 지연되지 않도록 하는 디벨로픽이 초기 개발사들에게 최적의 개발 플랫폼이 될 것”이라고 설명했다.

디벨로픽은 △1차 구조평가(Primary Structure assessment) △상대적 용해도(Relative solubility) △기본 특성화(Basic characterization) △열 스트레스 평가(Heat stress treatment) △pH 평가(Low & High pH treatment) △소수성 상호작용 분석(Hydrophobicity interaction analysis) △데이터 보고(Data reporting) 순으로 이뤄진다.

임 그룹장에 따르면 디벨로픽은 1차 구조평가를 위해 인실리코(In silico, 컴퓨터 가상 실험) 분석을 하는 것으로 시작된다. 삼성바이오로직스는 보안 유지를 위해 자체 개발한 프로그램과 내부 데이터를 기반으로 외부 유출 위험 없이 인실리코 분석을 수행하고 있다. 개발 물질의 시퀀스 보안이 철저하게 지켜진다는 의미다.

다음 단계로 상대적 용해도 측정과 후보물질의 기본 특성을 파악한다. 단백질의약품 안정성 분석 장비인 'Uncle(엉클)'을 이용해 물질 구조 풀림 시작점(Temperature onset), 용해 온도(T m), 응집 온도(T agg) 등을 측정해 물질의 열 안정성을 예측하고, 실제 40℃에서도 안정성 시험을 거쳐 다시 한번 열 안정성을 검증한다. Uncle은 시차주사 형광측정(DSF), 동적 광 산란(DLS) 분석 등을 통해 단백질 안정성 관련 12가지 이상을 분석할 수 있다.

분석에 시료가 많이 드는 용해도 분석을 디스커버리 단계에서 측정하는 것은 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 삼성바이오로직스는 PEG(폴리에틸렌글리콜) 용해도 분석법을 개발했다. 이 분석법은 80mg/mL 이하의 시료를 가지고도 물질의 용해도 분석이 가능하다. 심지어 제품이 고농도로 개발이 가능한지, 어느 정도의 농도까지 개발할 수 있는지 예측할 수 있다. 또 후보물질 간 상대 용해도 비교와 다양한 용액 조건에서 상대 용해도를 평가할 수 있는 것도 특징이다. 이 분석법은 물질의 용해도를 향상시키기 위한 최적 pH 및 버퍼(Buffer) 시스템을 설정하는 데도 활용되고 있다.

삼성바이오로직스는 다운스트림 프로세스(DSP)에서 바이러스의 불활성과 중화용 버퍼 사용에 따른 높고 낮은 pH 노출로 인한 개발물질의 변성을 확인하고, pH에 따른 안정성을 확인해 이에 적합한 다운스트림 공정을 개발하고 있다. 여기에 소수성(Hydrophobicity, 물 친화력 적은 성질) 평가 분석을 추가해 디벨로픽 버전을 3.0으로 한 단계 업그레이드했다. 물질의 소수성 특성을 이해하면 공정개발 성공률을 높일 수 있다. 최종 완제품 개발과 품질에도 영향을 미치는 중요한 요소다.

물질의 소수성이 높아지면 용해도는 낮아지며, 고농도로 개발 시 점도가 높아 인젝션이 안되는 경우가 발생한다. 정제 과정에선 숙주 세포 단백질(Host cell protein)이 정제되지 않아, 순도에 문제가 생긴다. 제조 측면에선 장비 및 바이알 등에 흡착되기도 한다.

삼성바이오로직스는 소수성 상호작용 크로마토그래피(HIC) 분석을 통해 얻은 데이터를 그동안 축적한 대규모 데이터와 비교 분석을 통해 후보물질의 소수성을 정확히 평가할 수 있다. 특히 삼성바이오로직스는 모든 단계에서 단순히 결과 값을 제공하는 것이 아닌, 대규모 축적 데이터를 기반으로 분석해 가장 성공 가능성이 높은 후보물질을 선택, 평가하는 솔루션을 제공하고 있다.

임 그룹장은 “50~80mg의 단백질만 있으면 디벨로픽을 통해 단 1개월 만에 물리화학적 특성 분석부터 공정개발 및 상업화 가능성을 평가할 수 있다”면서 “삼성바이오로직스는 2018년 CDO 서비스 론칭 후 현재까지 100개 이상 프로젝트를 수행했고, 이 중 34개는 FDA를 비롯해 EMA, 식품의약품안전처 IND 승인받는 데 성공했다”고 말했다.

이어 임 그룹장은 “디벨로픽 플랫폼은 지속해서 개선되고 있으며, 특히 인실리코 예측과 같은 컴퓨팅시스템 성능 향상에 집중하고 있다”면서 “디벨로픽이 더 높은 정확도로 물질의 개발 가능성을 평가할 수 있도록 연구개발에 매진할 것”이라고 전했다.

한편 삼성바이오로직스는 현재 △에스초이스(S-CHOice) △에스듀얼(S-DUAL) △디벨로픽(DEVELOPICK) △에스초지언트(S-CHOsient) △에스글린(S-Glyn) △에스-텐시파이(S-Tensify) 6개의 CDO 플랫폼을 구축했다. 또 맞춤형 CMC 솔루션 △셀렉테일러(SelecTailor)도 제공 중이다.