회사 소개

엠디헬스케어는 의사이자 교수 출신인 김윤근 대표가 2014년 설립한 EV(Extracellular Vesicle, 세포외소포)·마이크로바이옴 신약개발 및 헬스케어 전문 기업이다. 김 대표는 환자를 직접 진료하면서 느낀 치료적인 한계를 포항공과대학교에서 교수로 재직하던 시절 미생물 EV를 해결책으로 찾았다.

김 대표는 2009년 그람 양성 세균의 EV 분비를 최초로 발견, 이를 학계에 보고했다. 김 대표는 연구에서 미생물 EV를 활용한 새로운 치료 가능성을 확인했고 이를 기반으로 한 미생물 EV 기반 신약개발을 시작했다. EV는 세포 간 정보교환을 위해 세포밖으로 분비하는 나노 크기의 소낭성 입자다. EV에는 단백질, 지질, 핵산, 대사물질 등 생물학적 활성을 띠는 다양한 물질을 포함한 핵심 매개체가 포함됐다.

엠디헬스케어는 플랫폼 기술로 △미생물 EV 후보물질 발굴 플랫폼(MD ICON Technology) △의약품 수준의 미생물 EV 대량생산 및 품질관리 시스템(MD Nano Drone Technology)을 구축했다. 특히 해당 기술은 특허청 공개 데이터 기반 기술 경쟁력 등급(TCG)에서 AA+를 획득, 상위 0.1~0.3%에 속하는 우수한 기술임을 인정받았다. 

엠디헬스케어는 해당 평가를 바탕으로 자사의 특허자산 가치가 925억원 수준이라고 밝혔다. 실제 미국화학학회 (American Chemical Society)가 발간하는 국제 학술지 ACS NANO는 EV를 활용한 의료기술 분야에서 엠디헬스케어가 등록된 특허 기준, 기술력 평가에서 글로벌 1위 기업이라고 평가했다.

엠디헬스케어는 미생물 EV 후보물질 발굴 플랫폼을 기반으로 난치성 질환 치료제를 개발하고 있다. 엠디헬스케어는 미생물 EV 약물을 글로벌 시장에 출시하기 위해 임상시험에서 안전성 및 효능 데이터를 확보한 후, 글로벌 제약사에 기술이전을 통해 상용화하는 것을 핵심 사업전략으로 정했다. 엠디헬스케어는 항체 치료제 특허가 대부분 완료되는 시점인 2028년부터 여러 난치성 질환에 대한 미생물 EV 치료제로 순차적으로 상용화해 글로벌 바이오 벤처로 발돋움할 목표를 가지고 있다.

김윤근 대표는 서울대학교 의과대학을 졸업한 후 서울대학교병원 내과 전공의를 거쳐 서울대 의대 내과학교실 교수, 포항공대 생명과학과 교수, 생명공학연구센터장, 이화의료원 융합의학연구원장을 역임했다. 현재 주식회사 엠디헬스케어 대표이사(CEO)를 맡고있다.

미생물 EV 기반 치료제의 가능성과 입증 연구 성과

난치성 질환의 핵심 병인은 여러 스트레스에 의해 소포체(ER)와 미토콘드리아 기능 이상 초래가 원인으로 알려졌다. 이러한 기능 이상은 세포의 조기 사멸을 일으키고, 이는 면역 기능과 대사조절 장애를 발생시켜 질병을 유발한다. 엠디헬스케어는 유익균이 분비하는 EV가 난치성 질병의 핵심 병태생리를 조절, 약리작용을 나타내기 때문에 질병을 근원적으로 치료할 수 있다고 강조했다.

김 대표는 포항공대에서 진행한 연구를 토대로 미생물 EV 의학이라는 의학의 새로운 장르를 개척했다. 미생물 EV 중 병원성 세균 유래 EV가 여러 난치성 질환의 원인 인자임을 규명한 것이다.

대표적으로 알파-Hemolysin이라는 독소를 발현하는 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)이 피부에 서식하게 되면 EV를 분비해 아토피피부염을 일으킨다는 사실을 밝혀냈다. 

본 연구 결과는 ‘Extracellular vesicles derived from Staphylococcus aureus induce atopic dermatitis-like skin inflammation(황색포도상구균 유래 세포외소포가 아토피피부염과 같은 피부염증을 유발한다).’라는 제목으로 2010년에 국제 학술지 Allergy(IF: 14.71)에 게재됐다. 

또한 김 대표는 실내 먼지에 서식하는 병원성 세균이 분비하는 EV가 만성폐쇄성폐질환(COPD)과 호중구성 천식을 일으키는 병인기전도 규명했다. 해당 연구 결과는  2016년에 국제학술지 Journal of Immunology에 ‘Extracellular vesicles derived from Gram-negative bacteria, such as Escherichia coli, induce emphysema mainly via IL-17A-mediated neutrophilic inflammation(대장균과 같은 그람음성균 유래 세포외소포가 Th17 과민반응을 통해 폐기종을 유발한다).’라는 제목으로 실렸다.

엠디헬스케어는 병원성 미생물 EV가 대사질환의 병인에도 중요하다는 사실을 최초로 찾아냈다. 최근 고지방·고설탕 식이가 보편화에 따른 당뇨병과 같은 대사질환을 치료할 새로운 방법을 고안해낸 것이다.

김 대표는 당뇨병환자에서 감소돼 있는 애커만시아균(Akkermansia muciniphila)이 분비하는 세포외소포를 고지방·고설탕 식이에 의해 유도한 비만 마우스에 경구로 투여했을 때, 비만과 당뇨병이 억제되는 현상과 기전을 규명했다. 이 연구 결과는  'Akkermansia muciniphila-derived extracellular vesicles influence gut permeability through the regulation of tight junctions(애커만시아 뮤시니필라 유래 세포외소포는 장상피세포층의 밀착연접 조절을 통해 장 투과성에 영향을 미친다).'라는 제목으로 2018년에 국제 학술지 Experimental and Molecular Medicine(IF: 12.17)에 발표했다.

이에 앞서 고지방·고설탕 식이에 의해 활동성이 증가된 장내 세균이 세포외소포를 통해 당뇨병을 일으킨다는 사실과 이의 병인기전을 규명한 연구 결과도 2015년에 국제 학술지 SCIENTIFIC REPORTS에 'Gut microbe-derived extracellular vesicles induce insulin resistance, thereby impairing glucose metabolism in skeletal muscle(장내 미생물 유래 세포외소포는 인슐린 저항성을 유도해 골격근의 포도당 대사를 저해한다).' 제목으로 게재했다.

이 외에도 김 대표는 병원성 세균이 분비하는 세포외소포가 난치성 질병의 중요한 원인 인자라는 사실과 함께 유익균이 분비하는 세포외소포는 질병을 억제한다는 사실 또한 최초로 규명했다.

아울러 천식환자에서 토양에 서식하는 유익균인 마이크로코커스 유래 세포외소포가 체내에 정상인 대비 감소돼 있고, 마이크로코커스 세포외소포를 흡입 형태로 보충했을 때, 호중구성 기도염증을 억제한다는 사실도 밝혔다.

해당 논문은 2018년에 Allergy Asthma Immunology Research에 'Lactobacillus plantarum-derived extracellular vesicles protect atopic dermatitis induced by Staphylococcus aureus-derived extracellular vesicles(락토바실러스 플란타럼 유래 세포외소포가 황색포도상구균 세포외소포에 의한 아토피피부염을 억제한다).’라는 제목과 2023년에 Experimental and Molecular Medicine(IF: 12.17)에 ‘Micrococcus luteus-derived extracellular vesicles attenuate neutrophilic asthma by regulating miRNAs in airway epithelial cells(마이크로코커스 루테우스 유래 세포외소포가 기도상피세포에서 miRNA 발현을 조절하여 호중구성 천식을 억제한다).’라는 제목으로 각각 게재됐다.

엠디헬스케어는 다른 바이오 약물과 비교해 미생물 EV의 경쟁력으로 △지능적인 약물 전달(Smart drug delivery system) △차별적인 약물 작용점(Target undruggable targets) △난치성 질병의 핵심 병태생리 조절(Innovative mode of action) △치료 적응증의 확장성(Broad-spectrum therapy) △ 높은 안전성에 따른 의료 식품 활용(Very safe) △경구 투여가 가능한 투여 편의성(Convenient administration) △기존 바이오 약물 대비 낮은 생산 단가(Low production cost) 등을 꼽았다.

플랫폼 기술 소개

MD ICON Technology(미생물 EV 후보물질 발굴 플랫폼)

엠디헬스케어는 미생물 EV 기반의 신약개발을 위해 후보물질을 발굴하는 플랫폼 기술을 구축했다. 이 플랫폼 기술의 핵심 요소는 △임상 미생물 EV 마이크로바이옴 데이터 확보 기술 △후보 균주 발굴 인공지능 알고리듬 기술 △치료제 선도물질 및 후보물질 발굴 기술이다.

‘MD ICON Technology’는 새로운 모달리티(Modality) 및 First-in-Class(계열 내 최초) 약물 개발에 적합하며, 특히 간단한 프로세스와 신속하고 가격경쟁력이 높은 점에서 다른 기업의 신약발굴 플랫폼 기술과 차별성이 높다는 게 회사 측 설명이다.

MD Nano Drone Technology(미생물 EV 대량생산 및 품질관리 시스템)

엠디헬스케어는 미생물 EV 대량 생산에 성공했다. 미생물 EV는 매우 극미량이 분비되는 특성상 전 세계적으로 대량 생산에 어려움을 겪고 있었다. 엠디헬스케어는 자체 기술력으로 세계 최초로 미생물 EV 대량생산·제조공정·품질관리 시스템 확립에 성공했다. 엠디헬스케어는 이러한 성과를 인정 받아 2022년 과학기술정보통신부, 한국산업기술진흥협회의 'iR52 장영실상'을 수상했다.

엠디헬스케어는 이 시스템을 기반으로 경기도 김포시에 cGMP 제조소를 구축했다. 특히 해당 제조소에서는 세포외소포 치료제의 임상시험용의약품을 생산할 수 있다. 이를 통해 엠디헬스케어는 세포외소포 기반 신약개발에 대한 전주기 개발 역량을 갖추게 됐다.

또한 엠디헬스케어는 미생물 EV 액상 및 동결건조 분말 제품 제형화 기술 개발도 완료해 미생물 EV 의약품과 헬스케어 제품의 상용화를 위한 채비도 마쳤다. MD Nano Drone Technology는 △심플한 제조공정 △대량 스케일 생산 △낮은 생산 단가 △품질의 일관성 △액상 및 동결건조 제품 생산에서 강점이 있다.

신약개발 파이프라인 소개

선도 파이프라인

MDH-014(Lactobacillus EV)

MDH-014는 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)가 분비하는 EV 기반 중추신경계질환(CNS) 신약 후보다. 이 파이프라인은 세계 최초 EV 경구용 치료제로 개발될 예정이며, 현재 엠디헬스케어의 선두 파이프라인이다.

MDH-014는 먼저 자폐증을 적응증으로 임상시험이 진행될 예정이다. MDH-014는 현재 비임상시험이 완료됐다. 엠디헬스케어는 식약처에 임상시험을 위한 IND(임상시험계획서)를 제출했다. 10월부터 안전성을 평가하기 위한 임상 1상이 진행될 예정이다. 또한 임상 1상과 함께 자폐증 환자에게서 탐색적 효능을 평가하기 위한 연구자 임상시험도 동시에 수행된다.

내년 하반기 MDH-014의 임상 1상이 완료되면 내년 말부터는 자폐증에 대해 확증 임상시험이 진행될 예정이다. 이와 더불어 경도 인지장애 또는 파킨슨병에 대한 탐색 임상시험도 추진된다. 이 임상시험이 예정대로 진행되면 자폐증을 적응증으로 하는 신약(MDH-014)은 2027년 식약처 품목허가를 받을 전망이다.

MDH-014에 대한 자세한 연구개발 현황과 향후 사업화 계획은 지난 8월 약업신문이 보도한 ‘바이오 라이징스타’ 엠디헬스케어 편에 자세히 실렸다. 해당 기사는 아래 관련기사에서 확인할 수 있다.

후속 파이프라인 

MDH-015(Lactobacillus EV)

MDH-015는 건성 및 습성 황반변성을 적응증으로 개발 중인 락토바실러스(Lactobacillus) EV 경구용 치료제다. MDH-015는 현재 비임상 개발이 완료됐고, 내년 하반기 임상 1상 완료 후 2025년 건성 황반변성을 적응증으로 임상 2상이 진행될 예정이다. 황반변성은 인구의 고령화와 함께 실명의 가장 중요한 원인으로 알려졌다. 2030년에 황반변성 치료제 시장은 약 20조원에 이를 것으로 예측되고 있다. 현재 황반변성의 90%를 차지하는 건성 황반변성은 아직까지 치료제가 전무한 상황으로 EV 치료제에 관심이 쏠리고 있다.

MDH-015는 산화스트레스에 의한 망막 상피세포층(retinal pigment epithelium, RPE) 세포의 사멸을 억제함과 동시에 상피세포 증식을 촉진해 질병 경과를 조절하는 근본 치료제로 개발되고 있다. 또한 건성 황반변성 이외에도 습성 황반변성의 핵심 병리인 신생혈관 생성을 억제하는 효능도 갖고 있다.

MDH-015를 경구로 투여 시, 대부분은 장 상피세포, 면역세포, 신경세포 등에 분포한다. 일부는 혈액을 통해 망막으로 전달된다. 망막에서의 작용기전은 산화 스트레스에 의한 세포 사멸을 직접적으로 억제하는 것과 동시에 Sirt-1, Sirt-5, MecP2 등의 유전자 발현을 증가시켜 새로운 세포 생성을 촉진한다. 또한 장 상피세포, 면역세포, 신경세포에 작용해 산화스트레스에 의해 초래되는 ER 스트레스에 대한 방어력을 증가시키고, 장-망막 축(gut-retina axis)을 통해 질병 발생 및 악화를 억제한다.

MDH-111(Micrococcus EV)

MDH-111은 마이크로코커스 루데우스(Micrococcus luteus) 유래 EV로 호흡기 질환의 흡입용 치료제로 개발 중이다. 현재 엠디헬스케어의 알레르기-호흡기질환 신약개발 파이프라인 중 가장 선두에 있다. 엠디헬스케어는 MDH-111를 표준 치료제에 반응하지 않는 호중구성 천식, 만성폐쇄성폐질환(COPD), 특발성폐섬유증(IPF) 등을 적응증으로 개발할 계획이다.

MDH-111는 현재 비임상 개발 중에 있고, 내년 하반기에 임상시험을 위한 IND를 제출해 2025년 임상 1상을 진행할 계획이다. 임상 1상 완료 후, 호중구성 천식을 적응증으로 임상 2상을 계획하고 있다.

MDH-111은 흡입 치료제로서 매우 안전한 약물이고, 호중구성 천식과 COPD의 핵심 병태생리인 Th17 과민반응에 의한 호중구성 염증을 억제하는 작용을 한다. 특히 기도과민성과 상피세포 사멸을 억제해 호중구성 천식 및 COPD의 질병 경과를 조절하는 근본 치료제로 기대된다.

MDH-013(Lactobacillus EV)

락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei) 유래 EV(MDH-013)는 동물모델에서 소포체 스트레스(Endoplasmic reticulum stress)에 대한 미접힘 단백질 반응을 증가시켰다. 이에 따라 동물모델에서 덱스트란 설페이트 나트륨(DSS)에 의해 유도된 결장 염증의 발달이 저해되는 것이 확인됐다.

엠디헬스케어는 마우스 모델(IBD)에 5일간 2% DDS를 투여한 후 세 그룹으로 나눠 질병의 활성도를 평가했다. 그 결과, LpEVs와 2%DDS를 혼합해 경구 투여한 'LpEVs+DDS'군은 2% DDS만 경구 투여한 'DDS'군 대비 체중 감소와 사망 사례가 적었다. 또 LpEVs+DDS 군은 DDS 군 대비 DAI 점수에서 유의미한 감소가 확인됐고, LpEVs+DDS군은 DDS군 대비 결장의 길이가 더 길었다. 이는 LpEV가 염증의 중증도를 상당히 줄일 수 있다는 것을 시사한다.

MD-124(Bacillus subtilis 유래 EV)

바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 유래 EV(MD-124)는 심리적 스트레스 유발 우울증 마우스 모델(Psychological stress-induced depression)에서 신경성장촉진 인자(Neurotrophic factors)의 발현을 증가시키는 것이 확인됐다. 

엠디헬스케어에 따르면 연구 결과, 바실러스 서브틸리스 유래 EV를 투여한 마우스 모델에서 우울증 발병이 감소, 우울증 예방 효과가 입증됐다.

해당 연구 결과는 2022년 2월 국제학술지 Mol Neurobiol에 ‘Extracellular vesicles derived from Gram-positive and Gram-negative probiotics remediate stress-induced depressive behavior in mice(그람 양성 및 그람 음성의 프로바이오틱스 유래 세포외소포체는 스트레스로 인한 우울증 유발 마우스 동물모델에서 우울증 행동을 개선한다.)’라는 제목으로 게재됐다.

스마트 헬스케어 사업

난치성 질병 리스크 체외진단 AI 소프트웨어

엠디헬스케어는 임상 검체에서 차세대 염기서열(NGS) 분석을 통해 대규모 마이크로바이옴 데이터를 데이터베이스화했다. 이를 기반으로 치매, 위암, 대장암, 만성간질환 등 다양한 난치성 질병의 위험성을 동시에 예측할 수 있는 '마이크로바이옴 데이터 기반 난치성 질병 예측 체외진단 플랫폼'을 구축했다. 엠디헬스케어의 체외진단 AI 소프트웨어의 임상적 성능은 기존 인간 유전체 기반의 체외진단 제품 대비 우수한 성능이 확인됐다.

기능성 및 의료식품 (Functional & Medical Foods)

엠디헬스케어는 유익 미생물 기반 기능성 및 의료식품 제품을 통해 헬스케어 시장에 진출할 계획이다. 이를 통해 엠디헬스케어는 보다 빠른 매출 증진 및 안정적인 현금 흐름을 창출하고자 한다. 

의료식품 시장은 2027년까지 221조 3530억까지 성장할 것으로 예측되고 있으며, 미국 FDA는 1998년, 유럽 EMA는 2015년에 이미 관련 법을 제정, 기능성 및 의료식품 시장은 안정적인 시장으로 자리 잡았다. 

엠디헬스케어는 예방 목적의 기능성 식품으로 △BsCM(정신건강 증진, 스트레스 장애 및 우울증) △LrCM(당뇨병, 인슐린저항성, 대사증후군) 등을 제공할 계획이다. 또한 치료 목적의 의료 식품으로 △LpCM(암, 치매, 면역질환, 심혈관-대사질환 치료) △LtCM (스트레스 장애 및 우울증) △LrCM(당뇨병, 인슐린저항성, 지방간염) 등을 개발 중이다.

기능성 화장품 LpNV (Lactobacillus paracasei Natural Vesicles)

엠디헬스케어는 미생물 EV라는 새로운 모달리티를 기반으로 기능성 높은 화장품 개발도 추진 중이다. 엠디헬스케어는 현재 항노화, 주름개선, 피부재생, 자외선에서 피부 보호, 여드름성 피부 개선, 아토피성 피부 개선, 건성 피부 개선 등에 특화된 화장품을 개발할 계획이다.