10대 BIO 기술② 소포체 기반 약물전달기술…"DDS 비약"
기존 약물전달시스템 한계 극복한 고효능·안전성 갖춘 신약개발 실현
입력 2022.03.16 06:00 수정 2022.03.17 12:03
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소포체 기반 약물전달 기술이 '2022년 10대 바이오 분야 미래유망기술'로 선정됐다. 소포체 특성에 따른 높은 안전성과 용이한 세포 표적화를 장점으로 향후 약물전달 기술 분야에서 주요 기술로 자리 잡을 전망이다.

한국생명공학연구원 국가생명공학정책연구센터에서 '2022년 10대 바이오 분야 미래유망기술' 보고서를 통해 한국의 바이오 미래유망기술 발굴과 패스트 무버로서 확보해야 할 혁신 기술을 제시했다.

생명연은 10대 미래유망기술로 ▲Platform Bio 부문에는 '세포 정밀 이미징/시퀀싱', '차세대 유전체 합성', '후성유전체 편집 기술'을 ▲Red Bio 부문에는 '치료용 신경정신약물', '차세대 백신', '소포체 기반 약물전달 기술'을 ▲Green Bio 부문에는 바이오장기 생산 키메라 기술'을 ▲White Bio에는 '나노물질 유래 친환경 충합체 합성 기술', '환경오염물질 분해 마이크로바이옴'을 선정했다.

“차세대 약물전달체 기반 신약개발 예고…엑소좀산업협의회 출범”

소포체 기반 약물전달 기술은 세포 소기관인 소포체 및 다양한 세포 유래 엑소좀을 활용해 약물을 목적 세포까지 정확하고 효율적으로 전달하는 기술이다. 

기존 전달 기술에 사용되는 인공적 합성이 아닌, 생체 유래 물질을 사용한다. 이에 따라 생체 유래 물질 특성상 면역원성이 낮아 안전하고, 세포 표적화가 용이해 약물 전달체로써 활용 가치가 유망하다고 평가되고 있다.

특히 생명연은 해당 기술이 우수한 ▲확장성 ▲유효성 ▲안전성 ▲시장성을 바탕으로 신약개발에 획기적인 변화를 가져올 것으로 전망했다.

보고서에 따르면 미국 시장조사기관 그랜드 뷰 리서치는 글로벌 엑소좀 시장이 2030년까지 약 2조 6,000억원 규모로 성장할 것을 예상했다. 

또한 기술 발전으로 각종 암을 비롯한 알츠하이머, 심혈관 질환, 간 질환 등 치료제 개발에서 해당 기술의 활용 범위가 확대됐고, 고령화 및 팬데믹 시대에 적합한 세포 밖 소포체를 이용한 비침습적 진단 및 치료에도 활용이 가능하다.

특히 생체 유래 물질 특성에 따른 고효능의 안전성을 갖춘 약물 개발이 가능하다. 이에 따라 초기 시장 선점을 위한 국내외 기업들의 진입이 급부상하고 있다.

이러한 트렌드에 따라 지난 2월 엑소좀 신약개발 기업들을 주축으로 '엑소좀산업협의회'가 출범했다. 엑소좀협의회는 발전 가능성이 큰 엑소좀 산업의 성장 토대를 마련하고, 엑소좀 개발 기업의 산업 생태계 조성, 국내외 산업계 및 학계와의 오픈 이노베이션 지원, 엑소좀 분야 글로벌 파트너십 및 네트워크 구축 등 활동 구상을 밝혔다.

“향후 5년, 대량 생산 및 분리·저장 기술 고도화로 임상시험 단계 신약후보물질 축적”

소포체 기반 약물전달 기술은 기존 합성물 기반 나노 약물전달체의 약점으로 꼽히는 생물학적 장벽 통과 한계, 독성 유발, 면역원성을 기술적으로 극복할 수 있을 것으로 평가되고 있다. 그러나 상용화 수준의 약물 효능과 안전성을 위해서는 연구가 더 필요하다는 의견이다.

보고서에 따르면 먼저 소포체(액소좀) 내 치료물질을 더욱 효율적으로 탑재시킬 수 있는 기술이 필요하다. 해당 기술에는 엑소좀 선분리 후 전기자극, 초음파 등을 통해 치료물질을 탑재시키는 외인성 기술과 세포 자체 합성 시스템을 활용한 내인성 기술 등이 포함된다.

또한 특정 세포를 더 정확하게 표적하는 기술이 필요하다. 엑소좀 막의 다양한 지질 및 단백질 구성을 특정 장기나 세포의 친화성을 갖게해 치료 타깃을 조절하는 방법과 유전공학적 조작기술을 통해 특정 세포 인식 가능 소포체를 제작해 치료 타깃 선택성을 높일 수도 있다. 최종적으로 임상 적용을 위한 소포체를 대량 생산하고 분리해 효능 활성을 유지시키며 저장하는 기술이 필요하다.

최근 전 세계적으로 관련 기술의 연구 개발이 활발히 진행되고 있고, 이미 몇몇 기업은 소포체 기반 신약개발을 위한 임상 단계에 돌입했다.

미국 코디악 사이언스(Kodiak Sciences)는 조작된 엑소좀 기반 치료제에 대한 임상시험을 시작했다. 엑소좀 내 면역세포 활성 유도 STING agnonist를 탑재한 exoSTING 후보물질은 임상 1·2상이 진행되고 있다. 또 막 표면에 항암 면역 효능을 유도하는 IL-12을 탑재한 exoIL-12 후보물질도 임상 1상이 진행 중이다.
 
영국 에복스 테라퓨틱스(Evox Therapeutics)는 작용제의 엑소좀 내부 및 막 탑재 원천기술(DeliverEX)을 기반으로 리소좀 축적 질환(Lysosomal storagedisease) 등 난치성 질환을 표적으로 하는 약물개발 파이프라인을 축적했다. 일부는 일라이 릴리(Eli Lilly) 등 대형 제약사에 라이센스 아웃했다.

국내에서는 일리아스바이오로직스, 프로스테믹스, 카이노스메드, 씨케이엑소젠, 브렉소젠 등 바이오기업이 면역질환 및 염증성 장 질환, 암 치료 등을 타깃으로 연구 개발 중으로, 2022년 임상시험에 진입할 전망이다.

특히 브렉소젠(Brexogen)은 pan-PPAR 작용제가 탑재된 줄기세포 유래 엑소좀을 개발해 비알콜성지방간염(NASH)에 대한 치료 효과 기전과 동물 효능 데이터를 보고한 바 있다. 일리아스바이오로직스도 미국 텍사스주립대 의대와 공동연구를 통해 엑소좀 기반 조산 치료물질에 대한 효능을 입증한 바 있다.

국내 대형 제약사인 대웅제약, 종근당바이오 등에서도 엑소좀 개발 공동연구, 위탁생산 계약 등 사업모델 추진 계획을 수립했다.

생명연은 보고서를 통해 ”소포체 기반 약물전달 기술은 약물 독성과 약물 효능의 기반이 되는 약동학 및 약력학적 활성을 결정하는 핵심 요인으로서 모든 약물에 적용 가능하므로 무한한 수요 잠재력을 보유했다”라며 “약물의 효능과 안전성을 높이는 생체 유래 엑소좀은 코로나19 팬데믹 이후 높아진 안전성 요구를 충족할 수 있을 것”이라고 전했다.
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