[DI+의약정보] 파로스아이바이오, 희귀난치 타깃 AI신약개발 '성공률' UP '시간·비용' DOWN
AI 플랫폼 '케미버스' 도출 신약후보 ‘PHI-101’ 급성골수성백혈병 1b상서 평가 가능자 60% 완전관해
입력 2024.03.15 06:00 수정 2024.03.15 06:49
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이 시리즈 기사는 약업신문이 매월 1일 발간하는 의약학 전문잡지 ‘DI+의약정보’에 선공개 및 개제된다.

 

회사 소개

윤정혁 대표.©파로스아이바이오

파로스아이바이오는 인공지능(AI) 기술을 기반으로 혁신신약을 개발하는 신약개발 전문기업이다. 자체 개발한 인공지능 플랫폼 '케미버스(Chemiverse)'를 활용, 희귀유전 질환과 난치성 질환의 치료제를 개발하고 있다. 현재 호주와 미국에 지분율 100% 법인을 설립하고 현지 임상개발과 라이선스 거래 등, 글로벌 진출을 준비 중이다.

파로스아이바이오는 윤정혁 대표이사가 2016년 4월 설립했고, 2023년 7월 27일 기술특례상장제도를 이용해 코스닥 시장 상장에 성공했다. 국내 AI 신약개발 기업 중에선 세 번째 상장 사례다. 케미버스를 개발한 윤정혁 대표는 컴퓨터 시뮬레이션 활용 신약개발 분야에서 국내 선구자격 인물이다. 한국과학기술원 화학과 석박사 학위 과정 중 슈퍼컴퓨터를 사용해서 국내 최초로 분자동역학 방법을 이용한 3차원 단백질 구조 시뮬레이션을 발표했다.

최근 인공지능 기술을 이용한 신약개발은 전 세계적으로 주목받고 있다. 국제 학술지 네이처(Nature)는 올해 주목해야 할 과학계 이벤트 중 하나로 '고도화된 인공지능(AI advances)'을 꼽았다. 네이처는 기존보다 한층 강력해진 인공지능 기술은 신약개발 분야에 새 지평을 열 것으로 전망했다. 한국과학기술정보연구원에 따르면 글로벌 AI 신약개발 시장은 2022년 6억980만 달러(약 7805억원)규모로 추산됐고, 2027년에는 40억350만 달러(약 5조1244억원)에 이를 전망이다.

인공지능 신약개발 열풍의 요인 중 하나는 신속한 후보물질 발굴을 통해 시간과 비용을 크게 절약할 수 있다는 점이다. 인공지능을 이용하면 신약개발에 걸리는 시간을 평균 15년에서 적어도 7년까지 단축 시키는 것으로 보고되고 있다. 특히 신약개발 성공률을 향상할 수 있다는 점도 강점으로 꼽힌다. 후보물질 설계부터 유전체 등 생체정보 데이터를 기반으로 전임상과 임상시험을 설계함에 따라 임상시험 최적 환자군이 도출돼 보다 임상시험 성공률을 높일 수 있다. 

파로스아이바이오의 난치성 희귀질환을 타깃하는 연구개발 전략도 효율성을 올리는 대표적인 방법이다. 고혈압 또는 당뇨병과 같은 일반적인 질환에 대한 신약 승인은 임상 3상까지 전 과정을 마치고도, 기존 사용 중인 의약품 대비 우월성을 입증해야 한다. 반면 난치성 희귀질환은 현재 사용할 수 없는 치료제가 없으므로 FDA EMA 등, 규제기관에서 조건부 승인 제도를 통해 임상 2상의 결과로 우선 사용 및 판매를 승인한다. 즉, 가장 큰 비용과 긴 기간이 소요되는 임상 3상을 정당한 방법으로 건너뛸 수 있는 전략인 셈이다.

파로스아이바이오는 인공지능 신약개발 플랫폼으로 신약 파이프라인을 발굴, 임상시험에 진입하는 성과를 거뒀다. 현재 급성 골수성 백혈병 치료제 파이프라인 'PHI-101'와 적응증을 재발성 난소암으로도 확장해 임상시험을 진행 중이다. 이 외에도 바이오마커 분석 기술을 통해 다양한 기업들과 활발한 오픈이노베이션을 하고 있다.

 

케미버스(Chemiverse™) 플랫폼 기술 소개

파로스아이바이오 인공지능 신약개발 플랫폼 케미버스(Chemiverse).

케미버스(Chemiverse)는 파로스아이바이오가 자체 구축한 신약개발 플랫폼이다. 약 62억 건의 단백질 3차원 구조 및 화합물 빅데이터를 기반으로 인공지능에 기반을 둔 딥러닝(Deep learning) 알고리즘으로 이뤄졌다. 단백질과 리간드, 약물과 표적 물질들의 상호작용 에너지를 계산, 약물의 활성을 예측하고 신약을 모델링할 수 있는 플랫폼 기술이다. 케미버스는 약물의 독성과 신규 타깃 적응증 예측 기능도 가능하다. 즉, 작용점 발굴부터 후보물질 도출, 나아가 적응증 정밀화 및 확장, 임상 개발 최적화 등, 신약개발 전 과정에서 활용할 수 있다.

케미버스 ADMET 모듈을 활용해 도출한 급성 골수성 백혈병 치료제(AML) ‘PHI-101’은 심장 독성 문제가 적을 것으로 예측된 최적의 화합물 스크리닝을 통해 발굴됐다. PHI-101은 현재 임상시험이 진행 중이다. 파로스아이바이오는 케미버스 딥리콤(DeepRECOM) 모듈을 활용해 ‘PHI-501’의 흑색종, 대장암으로 적응증 확장 가능성도 확인했다. 현재 암세포주와 동물실험 등, 전임상시험을 진행하고 있다.

파로스아이바이오가 유한양행에 공동연구 및 기술이전한 ‘PHI-201’은 케미버스 가상 탐색 모듈로 신규 골격의 화합물을 도출했고, 특히 켐젠(ChemGEN) 모듈을 활용해 KRAS 돌연변이 단백질에 대한 활성 증진을 위한 새로운 화합물 생성과 최적화 디자인을 했다.

네이처 그룹 '바이오파마 딜메이커(BioPharma Dealmakers)' 2021년 6월호에 케미버스가 소개됐다.

파로스아이바이오의 우수한 인공지능 신약개발 기술력은 일찍이 글로벌에서 인정받았다. 파로스아이바이오는 설립 이전 2006년 케미버스 플랫폼의 모태가 되는 소프트웨어를 국내 최초로 국제 유명 학술지에 발표했다. 해당 기술은 '아이디맵(ID-Map)'으로, 빅데이터·화학정보학 기반의 질환과 약물 간 네트워크 분석 소프트웨어다. 아이디맵 활용 연구결과는 바이오인포매틱스(Bioinformatics) 저널에 게재되며, 전 세계적으로 주목받았다. 파로스아이바이오는 2016년 3차원 단백질 구조 분석 관련 기술력을 토대로 케미버스를 완성했다.

케미버스 또한 다수의 국제 유명 학술지에 조명을 받았다. 케미버스는 2021년, 2022년 국제 유명 학술지 네이처 등에 'The Chemiverse platform: AI and big data-based drug discovery and development'와 'AI in small-molecule drug discovery: a coming wave?'라는 제목으로 게재 및 소개됐다. 이 외에도 여러 신약개발 관련 학술지에 케미버스 플랫폼 기술이 소개되고, 연구결과도 게재됐다.

 

신약 파이프라인 소개

파로스아이바이오 신약 파이프라인.

 

·PHI-101-AML(급성골수성 백혈병)

PHI-101-AML 작용기전.

파로스아이바이오는 기존 치료제에 불응하는 미충족 의료 수요가 높은 희귀유전질환 치료제를 주력으로 개발하고 있다. 파로스아이바이오의 선두 파이프라인 'PHI-101'은 급성골수성백혈병(AML)치료제로 개발 중인 FL3(FMS-like tyrosine kinase 3) 저해제다. 

급성골수성백혈병은 혈액세포를 생성하는 줄기세포인 조혈모세포가 악성세포로 변하는 치명적 혈액암이다. 고령층일수록 치료가 어렵고 생존율이 매우 낮으며 재발률 또한 높다. 

급성 골수성 백혈병 환자 중 약 30~35%가 FLT3 유전자 변이가 확인된다. FLT3 변이가 있는 환자는 생존율이 약 2배 낮고 재발 위험은 크다고 알려졌다. PHI-101이 FLT3 돌연변이를 표적한다. PHI-101은 2019년 미국 FDA로부터 희귀의약품지정(ODD)을 받았다. 

PHI-101-AML 임상 1상 중간결과(재발·불응성 FLT3 돌연변이 AML 대상).

PHI-101은 현재 국내와 호주에서 급성골수성백혈병 환자를 대상으로 임상 1b상 시험이 진행 중이다. 파로스아이바이오는 지난해 12월 미국혈액학회(ASH)에서 임상 1a/b상의 중간결과를 발표했다. 

파로스아이바이오에 따르면 PHI-101 1주기(28일) 복용 후, 재발·불응성 급성골수성백혈병 환자들의 골수악성세포가 평균 70% 이상 감소했다. 평가 가능한 환자 60%에선 완전관해(CR)도 나타났다. 종양 크기가 줄거나 사라지는 객관적 반응률(Overall Response Rate, ORR)은 80%로 보고됐고, FLT3 돌연변이 환자에 대한 객관적 반응률은 60%로 확인됐다. 이는 같은 기전의 현재 시판 중인 일본 아스텔라스의 급성골수성백혈병 치료제 '조스파타(Xospata)’보다 더 우수한 효과다. 

PHI-101 AML 모델 동물실험 결과.

비슷한 조건에서 조스파타의 객관적 반응률은 약 47.3% 수준으로 알려졌다. PHI-101은 1상의 모든 용량에서 안전한 내약성을 보였고, 투여제한독성(DLT, Dose Limiting Toxicity)도 발생하지 않았다.

PHI-101은 실제 치료 현장에서도 사용되면서 약물의 효능이 인정받은 바 있다. 서울아산병원은 지난해 12월 PHI-101의 임상시험 참여 후 완전관해에 도달한 환자에게 유지요법으로 PHI-101을 추가로 사용하기 위해, 식약처로부터 치료목적 사용 승인을 받았다. 승인 대상 환자는 조혈모세포이식 후, 급성 골수성 백혈병이 재발해 올해 상반기 PHI-101 임상시험에 참여한 바 있다.

파로스아이바이오는 올해 PHI-101의 다국적 임상 1상이 완료되는 대로 미국을 비롯한 글로벌에서 임상 2상에 돌입할 계획이다. 파로스아이바이오는 2025년 이내에 PHI-101의 조건부 판매 승인을 획득하고 국내와 미국, 유럽 등에서 조기 상용화를 목표로 하고 있다.

 

·PHI-101-OC(재발성 난소암)

PHI-101-OC 작용기전.

파로스아이바이오는 케미버스를 활용해 PHI-101의 적응증을 확장, 부가가치를 높이는 '원 소스 멀티 유스(One source multi-use)’ 전략도 펼치고 있다. 실제 PHI-101은 재발성 난소암 치료제로 가능성이 확인됐다. PHI-101은 전임상 평가에서 BRCA 돌연변이 유무와 무관하게 모든 재발성 난소암 세포에서 항암 활성과 시험관 내 및 생체 내 모델 모두에서 향상된 효능이 명확히 입증됐다. 

파로스아이바이오는 이 연구결과를 바탕으로 2020년 11월 식약처로부터 PHI-101의 재발성 난소암 임상 1상을 승인받고 현재 1상을 진행 중이다. 특히 해당 임상에선 기존 주사제 대비 복약 순응도가 높은 경구용 PHI-101이 더 우수한 안전성과 유효성을 나타내고 있다.

건강보험심사평가원에 따르면 2019년 기준 국내 난소암 발생 환자는 약 2만3000명으로 지속 증가하고 있다. 말기 난소암 환자의 5년 생존율은 3기의 경우 25%, 4기는 10% 미만으로 매우 낮다. 여성 암 가운데 생존율이 가장 낮은 것으로 알려졌다.

파로스아이바이오는 PHI-101을 단독요법과 병용요법 등으로 난소암 타깃 임상을 진행 중이다. 미충족 의료 수요가 큰 해당 질환을 다각도로 공략한다는 계획이다. 이 외에도 PHI-101은 삼중음성유방암, 방사선 민감제 등으로도 적응증 확장이 추진되고 있다.

 

·PHI-501(난치성 고형암)

파로스아이바이오는 난치성 고형암 유발인자 BRAF, KRAS, NRAS 등 돌연변이를 표적하는 항암제  PHI-501을 연구개발 중이다. PHI-501은 케미버스 질환 타깃 예측 모듈 ‘딥리콤(DeepRECOM)’을 통해  난치성 대장암 외 악성 흑색종, 삼중 음성 유방암으로 적응증을 확장 중이다. 

PHI-501은 전임상시험에서 BRAF 및 KRAS 변이 대장암에 대한 항암 효능을 보인 것으로 나타났다. PHI-501은 BRAF 및 KRAS 변이를 보이는 대장암 이종이식(Xenograft) 모델에 단독 투여됐을 때, 종양 성장을 각각 96%, 83.3% 억제했다. 이는 FDA 승인을 획득한 기존 치료요법 대비 항암 효능이 약 2.8배 높은 수치다. PHI-501은 글로벌 제약사 BRAF 저해제 치료 이후 약물 내성을 보인 대장암 모델에서도 종양 성장을 76.1% 억제했다.

파로스아이바이오는 PHI-501을 암 종양의 생존과 성장에 관여하는 두 신호 전달 경로에 동시 작용하는 pan-RAF 및 DDR 이중 저해제로 개발 중이다. pan-RAF 저해제로서 pan-RAF 저해를 통해서 암세포 성장 신호를 억제함과 동시에 DDR1·2에도 작용해 암세포의 생존 신호 전달을 방해한다.

파로스아이바이오는 PHI-501의 임상 1상 IND를 준비 중이다. 현재 미국  찰스리버(Charles River Laboratories)에서 PHI-501의 GLP 독성시험을 진행 중이다. 지난달엔 인트로바이오파마와 임상 1상용 CDMO 계약을 체결했다.

파로스아이바이오는 오는 3분기 PHI-501의 전임상을 마무리하고 글로벌 임상 1상을 위한 IND를 제출할 계획이다.

 

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