중외 제약

신약 개발은 인류의 건강을 위해 꼭 필요한 도전이지만, 그 과정은 복잡하고 험난한 단계로 가득 차 있다. 그중에서도 전임상 단계에서 임상 단계로 넘어가는 과정은 ‘죽음의 계곡(Valley of Death)’이라고 불릴 정도로 많은 신약후보물질이 탈락하는 단계로 손꼽힌다. 전임상 단계에서 동물을 대상으로 유효성과 안전성 확보에 성공했더라도 실제 인체를 대상으로 검증하는 임상 단계에서 실패할 확률이 대단히 높기 때문이다.

실제로 지난 6월 발표된 국제학술지 ‘PLOS 생물학’에서는 전임상 단계에서 동물실험을 거친 뒤, 임상 단계에서 실제 인간에게 사용이 승인된 비율이 5% 불과(20건 중 1건)하다는 연구결과가 게재되는 등 전임상 단계에서 신약후보물질의 유효성과 안전성 검증 설계 수준을 실제 임상 단계 수준으로 높여야 한다는 필요성이 제기됐다. 특히, 불필요한 동물 희생을 줄이는 생명윤리의 측면에서 대체실험 연구를 강화해 전임상 단계의 설계 수준을 높이는 한편, 임상 단계에서의 성공 가능성을 높일 수 있는 중개임상 연구가 확대되어야 한다는 목소리가 커지고 있다.

이에 미국식품의약국(FDA)의 규제 변화도 중개임상 연구를 지원하는 방향으로 움직이고 있다. 지난 2022년 12월 미국 바이든 대통령은 식품의약국 현대화법 2.0(FDA modernization Act 2.0)에 서명하면서, 전 세계적으로 통용되던 동물실험에서 벗어나 이를 대체할 수 있는 실험법을 허용할 것으로 결정했다.

| 제브라피쉬 활용 ‘중개임상’ 선도하는 JW중외제약 |

지난 10일 JW중외제약은 제브라피쉬(zebrafish) 모델 전문 비임상시험기관인 제핏과 대사질환 신약 개발을 위한 공동연구 계약을 체결했다고 알렸다. 이번 계약으로 JW중외제약은 비만이나 당뇨 등 대사질환 신약후보물질 연구에 제핏의 제브라피쉬 모델을 활용할 예정이며, 제핏은 유전자 편집 기술을 적용한 대사질환 맞춤형 제브라피쉬 모델과 약물 스크리닝 플랫폼을 지원한다. JW중외제약은 제핏의 플랫폼을 통해 자체 발굴한 신약후보물질의 잠재적 유효성과 안전성을 평가할 계획이라고 전했다.

JW중외제약과 제핏의 인연은 이번이 처음이 아니다. 앞서 JW중외제약은 지난해 4월 제핏과 제브라피쉬 활용에 대한 업무협약(MOU)을 체결하고, 자체 신약후보물질의 적응증 확장과 신규 혁신신약 과제 비임상 연구를 함께 진행해온 바 있다.

제브라피쉬(zebrafish)는 인간과 유전적 구조가 80% 이상 유사한 열대 어류로, 포유류 동물실험을 대체할 수 있는 전임상 중개연구(중개임상연구) 모델로 최근 주목을 받고 있다. 높은 번식률을 갖춘 제브라피쉬는 췌장이나 근육, 간, 지방 조직 등 인간과 비슷한 대사 관련 기관을 가지고 있어 대사질환 관련 신약후보물질의 효용성과 안전성 연구에 최적화된 모델로 평가받고 있다.

이러한 제브라피쉬는 수정 후 24시간이 지나면 주요 장기와 기관이 대부분 형성되기 때문에 포유류 대비 10분의 1 수준으로 실험 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있으며, 특히 수정 후 5일째까지는 동물로 보지 않아 동물실험 규제 조건에 해당하지 않는다는 부분에서 글로벌 제약사들은 제브라피쉬 활용 신약후보물질 연구를 광범위하게 활용하고 있다.

대표적으로 올해 1월 덴마크 제약기업 노보노디스크는 스위스 바이오텍 ‘에라칼 테라퓨틱스’와 새로운 비만치료제 후보물질 개발과 상업화에 대한 기술 이전(라이센싱) 계약을 맺은 바 있으며, 양사는 제브라피쉬를 활용해 기존 GLP-1과는 다른 원리로 식욕을 억제하는 저분자 화합물 비만치료제 신약후보물질 연구를 가속화 한다고 밝히기도 했다.

이외에도 현재 노바티스(Novartis), 화이자(Pfizer), 로슈(Roche) 등 글로벌 빅파마들은 약물 타깃과 유효성, 안전성 검증 과정에서 제브라피쉬 모델을 광범위하게 활용해 중개연구를 강화해 가고 있으며, 국내에서는 JW중외제약이 선도적으로 제브라피쉬를 도입해 활용하고 있는 기업으로 손꼽힌다.

이에 글로벌 제약업계에서는 제브라피쉬 신약 개발 시장이 2022년 약 4억 3440만 달러 규모에서 2031년 약 6억 1800만 달러 규모로 급성장하며, 연평균 14.5%의 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상(ENR Market Research)​하고 있다.

앞서 JW중외제약은 지난해 6월 본사를 경기도 과천 소재 JW사옥으로 이전한 직후부터 사내에 제브라피쉬룸을 조성해 운영하기 시작했다. 중개임상 연구 강화를 위해 연구시설 내에 제브라피쉬룸을 설치한 것은 국내 전통 제약사 중 JW가 유일하다. 현재 JW중외제약은 R(research) 단계 모든 주기의 기전 연구에서 자체 보유한 제브라피쉬룸을 적극 활용해 중개임상을 강화해 나가고 있다.

JW중외제약이 보유한 제브라피쉬룸 내 수조는 성어 기준 약 900마리의 제브라피쉬 사육이 가능한 규모이며, 제브라피쉬 사육시설은 먹이 공급뿐만 아니라 환수, 산도 등 모든 사육조건을 자동으로 조절할 수 있는 시스템까지 갖추고 있다. 제브라피쉬룸 옆에는 샘플분석실을 두고 형광현미경을 비롯해 약물 투입 후 최대 96마리의 제브라피쉬 활동을 동시에 관찰 및 분석할 수 있는 장비도 설치해 운영하고 있다.

| 오가노이드, AI와의 융합...오픈 이노베이션 통해 경쟁력 강화 |

JW중외제약이 중개임상 분야에서 주목받는 이유는 제핏의 제브라피쉬 플랫폼 이외에도 오가노이드, AI 등 기술 경쟁력을 갖춘 바이오텍의 플랫폼과 결합해 중개임상을 강화하는 오픈 이노베이션(개방형 혁신) 전략을 펼쳐왔기 때문이다.

대표적으로 JW중외제약은 2022년 5월 오가노이드 전문 신약개발기업인 ‘오가노이드사이언스’와 오가노이드 활용 비임상 중개연구 플랫폼 구축에 나서는 한편 공동연구도 진행하며 신약 파이프라인을 확장해왔다. 이를 바탕으로 지난 5월 JW중외제약은 미국 피부연구학회에서 탈모치료제 ‘JW0061’에 대한 인간 피부 오가노이드 전임상 실험 결과를 발표, 기존 탈모치료제 대비 우위성을 입증하는 등 학회 참가 단체 중 유일하게 오가노이드 활용 시험 결과를 발표해 주목을 받기도 했다.

오가노이드(Organoid)는 줄기세포를 인체의 장기와 유사한 구조로 배양·재조합한 장기유사체다. 오가노이드를 중개임상에 활용할 경우 제브라피쉬와 동일하게 동물실험을 대체할 수 있는 데다 임상 전에 결과를 예측할 수 있어 신약후보물질의 안전성과 유효성을 효과적으로 판단할 수 있는 경쟁력을 확보할 수 있다.

JW중외제약은 제브라피쉬, 오가노이드 외에도 전임상·비임상 연구 분야의 신기술을 선제적으로 도입하는 오픈 이노베이션(개방형 혁신) 전략을 통해 중개임상 연구를 강화해 가고 있다. 최근에는 AI 신약 개발 벤처기업인 온코크로스와 혁신 신약 개발 계약을 체결, 온코크로스의 플랫폼 ‘랩터 AI’를 활용해 JW중외제약이 보유한 신약후보물질에 대한 적응증 확대 연구를 지속해 가고 있다.

이뿐만 아니라 JW중외제약의 연구 자회사인 C&C신약연구소는 지난해 12월 양자물리학 기반 AI 신약 개발 플랫폼을 보유한 미국 인공지능(AI) 신약개발기업 ‘크리스탈파이’와도 공동연구 협약을 체결해 STAT6 단백질 표적 저분자 화합물 치료제 선도물질의 최적화 연구를 진행하고 있다.

더불어 지난 2022년부터 AI 신약 개발 전문기업 디어젠과 AI 기반의 혁신신약 개발 공동연구 협약을 체결, 디어젠의 플랫폼 ‘DEARGEN iDears’를 활용해 JW중외제약의 혁신 신약후보물질의 신규 적응증을 탐색하는 연구를 함께 진행하고 있다.

이밖에도 JW중외제약의 계열사인 JW신약은 지난 2월부터 신규 T세포 및 NK세포 치료제를 개발하는 미국 바이오 벤처기업 ‘큐어에이아이 테라퓨틱스’와 혁신 항암 세포치료제 개발 공동연구를 진행하기도 하는 등 JW는 활발한 오픈 이노베이션을 통해 전임상 단계에서 임상 단계로 진입의 어려움을 극복하기 위해 중개임상 연구 활동을 선도해 가고 있다.