써모피셔 아닐 카네 기술총괄 "바이오 경구제형 변경 열풍…'CDMO' 협력이 상업 성공 핵심"
써모 피셔 사이언티픽 기술 및 과학 담당 총괄 아닐 카네(Anil Kane) 박사는 최근 약업신문과 인터뷰에서 바이오 의약품 경구 제형 변경 시, 상업적 성공을 위해선 전문성을 갖춘 CDMO와 협력하는 것이 정답이라고 밝혔다.©써모 피셔 사이언티픽“경구 제형으로의 전환은 단순한 약물 전달 방식 변화가 아닌, 환자 편의성과 치료 효과를 극대화하며 시장 지배력을 강화할 수 있는 게임체인저 전략이다. 성공적으로 구현하기 위해선 과학적 전문성, 첨단 제조 기술, 생산 역량이 필수다. 전방위적 지원이 가능한 CDMO와 협력은 복잡한 개발 과정을 최적화하고, 상업적 성공을 이끄는 핵심 동력이 될 것이다.”써모 피셔 사이언티픽(Thermo Fisher Scientific, 이하 써모 피셔) 기술 및 과학 담당 총괄 아닐 카네(Anil Kane) 박사는 바이오헬스 시장에서 게임체인저 전략으로 주목받고 있는 경구 제형 전환에 대한 의견을 이같이 밝혔다.아닐 카네 박사는 바이오 의약품이 주사 형태에서 경구용(정제, 캡슐 등)으로 전환되는 과정에서 환자 중심 치료가 새로운 패러다임으로 자리 잡고 있으며, 이 과정에서 CDMO의 역할이 단순한 생산 지원을 넘어 전략적 파트너로 부상하고 있다고 강조했다.경구 제형 변경 대표 성공 사례는 노보 노디스크의 리벨서스(Rybelsus, 성분명: 세마글루타이드)를 들 수 있다. GLP-1(Glucagon-Like Peptide-1) 계열 세마글루타이드는 기존 주사제로 제2형 당뇨병 치료에 사용됐다. 최근 기술 혁신을 통해 주사제로만 사용 가능했던 GLP-1 수용체 작용제가 경구 제형인 리벨서스로 재탄생했다.세마글루타이드가 경구 제형으로 전환되면서, 환자 편의성과 복약 순응도가 크게 향상됐다. 이는 시장에서의 큰 성공으로 이어졌다. 리벨서스는 2019년 10월 미국 시장에 처음 출시된 후, 유럽을 포함한 다른 시장으로도 빠르게 확장, 출시 후 약 4년 만인 2023년 글로벌 매출 약 3조6220억원을 기록했다.세마글루타이드 성공은 경구 제형화가 환자 중심 치료에서 필수적인 요소로 자리 잡았음을 보여준다. 또한 고분자 의약품(Large molecule, 바이오 의약품)의 경구 제형 개발 가능성과 이를 실현할 수 있는 기술적 역량을 증명함과 동시에, 시장에서의 상업적 성공 가능성을 명확히 보여주는 사례로 평가받고 있다.아닐 카네 박사는 토론토 대학교(University of Toronto) 레슬리 댄 약학대학(Leslie Dan Faculty of Pharmacy) 외래 교수이자, 써모 피셔 사이언티픽 기술 및 과학 담당 총괄자로서 CDMO 서비스 고도화를 이끌고 있다. 또한 노바티스에서 제약 개발 분야를, 파테온에서 제형 개발을 지휘한 경험이 있는 제형 변경 분야 전문가다. 약업신문은 최근 아닐 카네 박사와 서면으로 인터뷰했다.최근 주사 제형의 바이오 의약품을 경구 제형으로 전환하는 사례가 늘고 있다. 경구 제형화가 가능한 약물 범위와 이에 대한 전망은.최근 의료 환경에 부는 환자 편의성, 복약 순응도 중심의 바람은 주사제를 경구제로 전환을 이끄는 핵심 동력으로 작용하고 있다. 저분자 의약품(Small molecule, 케미칼)은 흡수 프로파일, 치료 효과(Efficacy), 의약품 안정성(Stability) 등을 고려해 이미 주사제와 경구제 두 가지 제형으로 개발돼 왔다. 반면 펩타이드, 항체, 단백질, 올리고뉴클레오티드와 같은 고분자 의약품은 위장 내 산성 환경과 효소에 의해 쉽게 불안정해지거나 비활성화되기 때문에 주사제 형태로만 개발되는 것이 일반적이었다. 또 분자 크기가 커서 세포막의 밀착연접(Tight junction)을 통과하지 못해 흡수와 투과라는 이중 장벽에도 부딪혀 있었다.최근 고분자 약물을 최적의 흡수 부위로 정밀하게 전달할 수 있는 기술이 등장하고, 흡수를 촉진하는 부형제와 투과 강화제가 활용되면서 경구 제형으로의 전환이 현실화되고 있다. 고분자 의약품을 경구로 복용해도 체내에서 효과를 발휘할 수 있는지는 흡수 특성, 작용 부위 등과 같은 다양한 요인에 의해 결정된다. 생체이용률이 높은 고분자 의약품을 개발하기 위해서는 생화학적 과정에 대한 심층적인 이해가 필수다.다만 단일클론 항체를 경구로 전달하려는 시도는 여전히 초기 단계에 머물러 있다. 경구용 단일클론 항체의 위장 흡수 문제와 제품 안정성을 확보하는 것은 물론, 작업자 노출에 따른 안전 문제를 해결하기 위한 별도의 전용 시설 구축, 무균 환경에서의 제형화 공정 개발 등이 주요 과제로 꼽힌다. 향후 이러한 과정에 대한 이해가 깊어지고 기술이 점차 발전하면, 항체 의약품도 경구 투여로 충분한 생체이용률을 보일 전망이다.현재 주사로만 투여 가능한 많은 화합물이 경구로 간편하게 복용 가능한 시대가 조만간 열릴 것은 분명하다. 이러한 변화는 의약품 연구와 임상 환경, 시장 등 산업 전반에서 획기적인 변화를 불러올 것이다. 실제 전 세계 경구용 단백질 및 펩타이드 의약품 시장만해도 2032년에는 84억 달러(약 11조9600억원) 규모를 형성할 것으로 보고되고 있다.주사 제형을 경구 제형으로 변경 시 장점은.경구 제형 변경은 복약 순응도, 편의성, 경제성, 기대 효과 등 여러 방면에서 두드러진 장점을 보여준다. 이러한 특징은 경구 제형이 환자 중심 치료에서 핵심적인 대안으로 자리 잡는 이유를 명확히 설명한다. 모든 약물의 이상적인 투여 경로는 부작용 없이 원하는 효과를 내기에 충분한 혈장 또는 혈청 농도에 도달할 수 있는 방법이다. 즉, 경구 투여는 이러한 기준을 충족하면서도 가장 안전하고 편리한 방식이다. 특히 경구용 약물이 정맥주사 약물과 같은 수준으로 조직 및 혈중 농도에 도달한다면, 치료 효과 면에서 두 방식 간의 차이는 거의 없다고 볼 수 있다. 현재 경구 제형은 투여가 간편하고 안전하며, 원하는 치료 농도에 도달할 수 있는 가장 이상적인 투여 경로로 인정받고 있다.경구 제형의 또 다른 장점은 환자가 가정에서 스스로 약물을 복용할 수 있다는 점이다. 이는 환자의 편의성을 크게 향상시키며, 만성 질환이나 장기 복용이 필요한 환자들에게 특히 유용하다. 나아가 경구용 약물은 위장관의 특정 부위에 약물을 표적화해 전달할 수 있도록 설계할 수 있다. 국소적인 약리 효과뿐만 아니라 전신적인 약물 효과도 제공할 수 있게 되는 것이다. 이러한 설계는 약물의 흡수 부위를 최적화해 더 정밀한 치료를 가능하게 한다.또한 경구 제형은 투여 시간과 약물 방출 속도도 조절할 수 있다. 즉각적인 약물 효과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간에 걸쳐 서서히 방출되도록 설계할 수 있다. 이러한 조절 가능성은 환자의 생활 방식과 치료 일정에 맞춰 약물 복용을 유연하게 조정할 수 있는 기반이 되며, 치료 효과를 극대화하는 데 중요한 역할을 한다.경제적 이점 역시 경구 제형의 장점으로 꼽힌다. 경구 제형은 주사제와 달리 약물 희석 용액, 주삿바늘, 주사기 등의 추가적인 소모품이 필요하지 않다. 특히 의료진의 개입 없이도 사용할 수 있다. 이는 의료 시스템의 비용 부담을 크게 줄이고, 환자와 보험사 모두에게 실질적인 경제 효율성을 제공한다. 한국의 경우 건강보험 재정 건전성 확보라는 측면에서도 긍정적으로 작용할 수 있다.이 외에도 경구 제형은 주사와 관련된 감염 위험을 줄이고, 소아 환자에게 높은 편의성을 제공하며, 병원 방문 횟수와 체류 시간을 감소시켜 환자의 삶의 질을 개선하는 데 크게 기여한다.써모 피셔는 경구 제형 변경 CDMO 프로젝트를 다수 진행한 것으로 알고 있다. 제형 변경 시 고려해야 할 사항은.주사제를 경구제로 전환하기 위한 전략을 수립할 때는 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 한다. 먼저 약물의 생물약제학적 및 물리화학적 특성이 경구 투여에 적합한지 확인하는 과정이 필요하다. 이를 위해 주사제와 경구제로 각각 투여했을 때 나타나는 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설 프로파일(ADME)을 면밀히 분석해야 한다. 이 과정에서 약물이 고체 상태에서 얼마나 안정적으로 유지되는지, 위액과 장액 같은 생체 내 유액에서의 안정성은 어떠한지, 완충 수용액에서도 안정성을 유지할 수 있는지 등을 검토해야 한다.약물의 산성 용해도도 중요한 고려 사항 중 하나다. 약물이 생체 내 산성 범위에서 충분히 용해될 수 있는지 확인해야 하며, 이는 약물의 생체이용률과 직결된다. 경구 투여 후 약물이 얼마나 잘 용해돼 흡수되는지를 결정하는 핵심 요소가 바로 산성 용해도다. 약물이 위의 산성 환경(pH 1~3)에서 용해되지 않으면 소장에서의 흡수가 제한될 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 장용성 코팅을 적용하거나 약물의 용해도를 증가시키는 부형제를 첨가하는 전략이 활용될 수 있다. 또한 주사제와 경구제로 각각 투여했을 때 나타나는 약물의 흡수율을 비교함으로써, 경구제로 전환 시에도 약효가 유지될 수 있는지도 평가해야 한다.약물의 약력학적, 약동학적 효과도 반드시 고려해야 한다. 약력학적 효과는 약물이 체내에서 어떤 생리적 반응을 일으키는지를 설명한다. 약동학적 효과는 약물이 체내에서 이동하며 농도가 어떻게 변하는지를 나타낸다. 즉, 경구제 전환시 약물이 체내에서 작용하는 방식과 체내 분포를 파악해야 약물 제형 전환 전략을 수립할 수 있다. 경구 투여 시 약물이 주로 흡수되는 부위를 명확히 이해하는 것도 중요하다. 이는 최적의 용량을 설정하고 치료 효과를 유지하는 데 필요한 혈장 약물 농도를 파악하는 기반이 된다. 약물이 소장에서 흡수되는 시간이 길어지면 최대 약물 농도 도달 시간이 늘어나 치료 효과에 영향을 줄 수 있다. 이를 보완하기 위해 서방형 제형이나 나노입자 기반 전달 시스템과 같은 첨단 기술을 적용할 수 있다.최적의 경구 제형을 선택하는 것 또한 신중을 기해야 한다. 정제, 캡슐, 미니정, 펠렛, 비드, 투약 전 액상 용해 분말 등 다양한 경구제 형태 중에서 가장 적합한 형태를 찾을 수 있도록 종합적인 연구를 수행해야 한다. 나아가 환자의 편의성과 복약 순응도를 높이기 위해 즉시 방출형 제형 또는 서방형 제형이 치료 효과를 극대화할 수 있는지도 판단해야 한다.제조 분야에 대해서도 설명 부탁드린다.주사제를 경구 제형으로 전환하는 과정에서 제조 기술의 선택은 대량생산과 상업화를 실현하는 데 있어 매우 중요하다. 약물의 물리·화학적 안정성을 유지하면서 효율적이고 경제적인 생산 공정을 설계하는 데 제조 기술이 지대한 영향을 미치기 때문이다. 이를 위해 활성 약물의 특성과 안정성을 면밀히 분석하고, 약물의 특성과 상업적 요구를 동시에 충족할 수 있는 제조 방식을 선택해야 한다.리벨서스는 경구 투여 시 세마글루타이드의 낮은 생체이용률 문제를 해결하기 위해 흡수 촉진제인 SNAC(sodium N-[8-(2-hydroxybenzoyl)amino] caprylate)를 첨가하는 동시에, 특수 과립화 및 코팅 등의 다양한 정제 제조 기술이 적용됐다. 이를 통해 세마글루타이드가 위산에 의해 분해되는 것을 방지하고, 위 점막을 통해 효과적으로 흡수되도록 설계됐다.대표적으로 주사제에서 경구 제형으로 전화 시 고려되는 제조 공정에는 건식 과립화, 고전단 습식 과립화, 유동층 과립화 등이 있다. 건식 과립화는 열이나 습기에 민감한 약물에 적합한 방식으로, 분말을 높은 압력으로 압축해 과립을 형성하는 공정이다. 이 방식은 결합제나 용매를 사용하지 않기 때문에 공정이 단순하고 에너지 소비가 적으며, 환경친화적인 장점이 있다. 특히 습기에 민감한 약물의 안정성을 유지하면서 대량생산에 적합한 효율성을 제공한다.고전단 습식 과립화는 분말과 결합제를 혼합하여 과립을 형성하는 기술로, 과립의 밀도와 강도를 높여 균일성과 압축성을 개선한다. 이 공정은 정제나 캡슐 제형에서 발생할 수 있는 갈라짐이나 분말 분리 현상을 최소화한다. 복용량 조절이 중요한 약물 개발에 적합하다.유동층 과립화는 공기 흐름을 이용해 분말을 띄우고 결합제를 분무해 과립을 형성하는 기술이다. 이 방식은 입자 크기와 분포를 정밀하게 제어할 수 있어, 약물의 방출 속도를 조절해야 하는 서방형 제형과 장용 코팅 제형에 특히 적합하다. 온도 조절도 가능해 열 민감성 약물에도 효과적으로 활용할 수 있다.써모 피셔가 수행한 경구 제형 변경 CDMO 프로젝트를 더 자세히 소개한다면.써모 피셔는 펩타이드, 단백질, 올리고 뉴클레오타이드 기반 약물의 경구 제형 개발에 첨단 기술과 포괄적인 CDMO 서비스를 제공하고 있다. 먼저 초기 출발 물질 연구개발 단계에서 API 특성화, 제형 설계, 안정성 평가, 임상시험용 의약품 생산, 상업용 GMP 생산에 이르기까지 전 과정을 지원하며, 고객사의 의약품 개발 및 상업화를 돕고 있다. 특히 약물의 물리·화학적 특성을 분석해 경구 제형으로서의 치료 효과를 극대화하는 데 주력하고 있다. 실제 써모 피셔가 참여한 다수 약물이 임상시험 단계에 진입하며 구체적인 성과를 보이고 있다.써모 피셔는 아미노산 서열 분석과 펩타이드 매핑을 통해 약물의 구조적 특성을 규명, 고객사의 활성 물질 개발을 지원한다. 숙주 세포 단백질 및 숙주 세포 DNA 검출 기술을 활용해 약물의 안전성을 검증할 수 있도록 돕는 역할도 한다. 여기에 SDS-PAGE, 원형 질량(분자량) 분석, cIEF(모세관 등전점 집중법) 등 첨단 기법을 통해 약물의 물리적·화학적 특성을 정밀하게 분석하고, 아울러 함량, pH 안정성, 엔도톡신 검출 등 다양한 분석을 통해 고품질의 의약품이 개발, 생산될 수 있도록 하고 있다.또한 약물의 입자 크기 분포, 벌크 밀도, 탭 밀도, 압축성 등 물리적 특성을 분석하고, 전단력에 따른 비활성화 가능성도 평가한다. 흡습성과 수분 흡수 특성까지 파악해 성공적인 제형 변경이 이뤄질 수 있도록 지원한다. ASAP(Accelerated Stability Assessment Program)를 활용한 가속 안정성 평가 및 강제 분해 실험을 통해 약물 안정성도 검증하고, 부형제 호환성 연구를 통해 최적의 부형제 선택도 지원한다.제형화 설계 단계에서는 고객사의 요구에 맞춘 맞춤형 솔루션을 제공한다. 투과성 향상제, 안정제, pH 조절제 등 다양한 첨가제를 활용해 시제품 정제 및 캡슐 형태를 설계해 제공한다. 장용 코팅 정제, 점막 접착 제제, 지질 전달 시스템 등 혁신적인 제형 개발도 지원한다. 이를 통해 약물이 경구 제형으로서 치료 효과를 극대화하고, 환자 편의성을 높여 상업적 경쟁력을 확보할 수 있도록 한다.이 외에도 써모 피셔는 포장재를 활용한 경구제 안정성 연구, 저장 및 운송 과정에서 약물 안정성, 임상용 GMP 생산을 통해 고객사의 신속한 임상시험 진입과 시장 진출에 기여하고 있다.CDMO 선택할 때 고려 사항은.의약품 개발 및 생산 과정에서 신뢰할 수 있는 CDMO를 선택하는 것은 매우 중요하다. CDMO를 평가할 때 △업계 신뢰도 △End-to-End(전주기) 지원 △선제 위험 관리 능력 등을 고려해야 한다.CDMO를 선택할 때는 업계 평판과 전반적인 신뢰도를 검토해야 한다. 성공적인 CDMO는 의약품 개발 및 제조 전체 단계에서 우수한 실적을 보유하고 있다. 이를 확인하기 위해 사례 연구와 성공 사례를 요청하는 것이 필요하다. '어떤 프로젝트 관리 시스템을 활용하고 있는지', '소분자 및 고분자 프로젝트를 지원한 경험은 어느 정도인지', '특화된 치료 분야는 무엇인지'와 같은 질문을 통해 CDMO의 역량을 평가할 필요가 있다.또한 의약품 연구개발에서 생산, 물류까지 모든 과정을 지원하는 원스톱 서비스를 제공하는 CDMO가 이상적이다. 이러한 서비스에는 원료 및 의약품 연구개발, 임상 및 상업 생산, 임상시험 물류 서비스, 제품 라벨링, 공급망 관리, 상업 생산 및 포장 등이 포함된다. 한 곳에서 통합적인 서비스를 받으면, 고객사는 여러 공급 업체를 조율해야하는 불필요한 업무를 줄일 수 있다. 이는 보다 효율적이고 안정적으로 프로젝트 진행을 가능하게 한다.특히 의약품 연구개발 및 제조 과정에서 위험을 사전에 식별하고 완화해, 프로젝트를 성공으로 이끌 수 있는 역량 보유가 핵심이다. 미국 보건시스템 약학 저널(American Journal of Health-System Pharmacy)에 따르면 최근 기존 약물의 안전성 우려가 커지고 있고, 복잡한 약물과 생물학적 제제가 증가함에 따라, 기존 보다 엄격한 위험 관리가 요구되고 있다. 우수한 CDMO는 초기 단계에서 위험을 예측하고, 위험이 발생했을 때 이를 신속 정확하게 평가하고 우선순위를 정해 해결할 수 있어야 한다.써모피셔 CDMO 강점은.써모 피셔는 전 세계 생산 시설을 통해 주사제와 경구제 의약품의 연구개발 및 생산 서비스를 제공하는 글로벌 대표 CDMO다. 써모 피셔는 다양한 제형의 경구제 생산뿐만 아니라 액체 바이알, 동결 건조 바이알, 프리필드 시린지, 카트리지 형태의 주사제를 생산하고 있다.써모 피셔의 가장 큰 강점은 경구제와 주사제 약물의 개발 초기 단계부터 임상시험 및 상업생산 단계에 이르기까지 약물 개발의 전 과정을 포괄적으로 지원할 수 있다는 점이다. 이러한 통합적 접근은 고객사의 의약품 개발과 생산 과정을 획기적으로 간소화하고, 시간과 비용을 절감하는 동시에 제품 품질을 보장하는 데 기여한다.써모 피셔가 전 세계적으로 구축한 주요 생산 시설 중 멸균 주사제 개발과 생산은 미국 그린빌, 이탈리아 몬자와 페렌티노, 영국 스윈던, 싱가포르에서 이뤄지고 있다. 경구제 개발과 상업 생산은 캐나다 토론토와 휘트비, 미국 벤드와 신시내티, 푸에르토리코, 그린빌에 위치한 제조소에서 진행되고 있다.이러한 제조소들은 전 세계 주요 규제 기관으로부터 GMP를 포함한 생산 시설 승인을 받았다. 승인 기관으로는 미국 FDA, 유럽 EMA, 한국 식약처, 일본 PMDA, 브라질 ANVISA, 중국 NMPA 등이 포함된다. 이 같은 인증은 써모 피셔의 생산 시설과 공정이 국제적인 기준을 충족하고 있음을 증명한다. 또 고객들에게 신뢰를 제공하는 기반이 되고 있다.
권혁진
2024-12-09 06:00