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[과학의달인] '현대인의 적' 지방간 신약물질을 찾아라…KBSI 김건화 박사

■ 김건화 / KBSI 바이오융합연구부 박사

[앵커]
신약 개발의 전 세계 시장규모는 약 1,455조 원으로 전망됩니다. 국내 시장 규모는 세계 시장 규모의 약 3%에 불과한 23조 정도로 상대적으로 미미한 수준인데요. 하지만 연구개발을 지속한다면 혁신적인 성장 역시 기대할 수 있습니다. 오늘 과학의 달인에서 만나볼 분도 신약 후보 물질 개발에 주력하고 있는데요. 한국기초과학지원연구원 김건화 박사를 만나봅니다. 어서 오세요.

"간 때문이야~간 때문이야~~"이런 노래가 있을 정도로 간 기능이 저하는 우리의 건강에 많은 영향을 미칩니다. 그런데 우리 몸에서 간은 어떤 역할을 주로 담당하나요?

[인터뷰]
간은 여러 가지 기능을 많이 하고 있습니다. 특히 혈액에서 공급받은 영양분을 우리 몸에 필요한 물질로 만들어 저장하는 중요한 기능을 하고 있습니다. 또 외부에서 알코올이나 약물 같은 일종의 독성물질을 분해해 소변이나 담즙으로 배출하는 해독작용을 하게 됩니다.

또, 동시에 혈액 속의 이물질을 제거하고 면역항체 형성 등에 관여합니다. 또한, 하루에 약 500~1000mL 가량의 담즙을 생성해 지방이 쉽게 소화, 흡수될 수 있도록 유화시키는 작용도 같이하고 있습니다. 마지막으로 간은 여러 가지 대사 적용을 총집합하는 기관이라고 보면 됩니다. 그래서 호르몬 분해와 다양한 단백질, 지방에 관여합니다.

[앵커]
구미호가 괜히 간을 좋아하는 것이 아니었군요. 그런데 최근 간 건강에 비상이 걸렸다고 들었습니다. 특히 전 세계적으로 지방간 질환자가 증가하는데, 지방간이란 정확히 어떤 질환인가요?

[인터뷰]
말 그대로 지방간은 지방이 간에 비정상적으로 많이 축적될 경우를 이야기합니다. 간 같은 경우에는 우리 몸에서 가장 큰 장기의 하나입니다. 무게는 1.2~1.5kg에 달하는데, 지방이 간에 과도하게 쌓여 전체 무게의 5% 이상 차지할 때 지방간으로 진단합니다.

[앵커]
그러면 실제로 지방간 질환자가 얼마나 있는지 궁금하고요. 간에 지방이 쌓이면 우리 건강에는 어떤 점이 나타나나요?

[인터뷰]
지방간 같은 경우에는 주로 알코올성 지방간과 비알코올성 지방간으로 나누고 있습니다. 실제 건강보험심사평가원에 따르면 알코올성 지방간 같은 경우에는 2014년 3만 5,274명에서 2018년 3만 723명으로 12.9% 감소했습니다. 비알코올성 지방간의 경우 2014년 2만 5,382명에서 2018년 8만 594명으로 3배 이상 급증했습니다.

최근 고열량, 고지방 음식 섭취가 늘어나면서 비만 환자가 증가하고 덩달아 비알코올성 지방간 진단도 늘어나는 추세입니다.

[앵커]
그러면 이렇게 지방간이 생기면 우리 건강에는 어떤 영향을 주는지 추가적으로 설명해주시죠.

[인터뷰]
실제 지방간은 질환으로 이야기하지 않습니다. 아까 말씀하신 것처럼 지방간이 되면 간 기능이 떨어지게 됩니다. 간 기능 중에서 가장 중요한 것이 포도당을 흡수해서 저장하는 기능을 가지고 있습니다. 이런 것이 인슐린에 대한 민감도를 떨어트려 혈당이 높아 지면서 제2형 당뇨병이 생기기도 하고요.

동시에 지방이 끼게 되면 염증 세포가 모이게 됩니다. 이러면서 지방간염이 진행되는 것이죠. 지방간염이 되면 간암으로 진행할 수 있습니다.

[앵커]
지방간을 치료하지 않고 방치하면 다양한 합병증. 더 심한 병에 걸릴 수 있으므로 반드시 치료가 꼭 필요할 것 같은데요. 박사님께서는 지방간이나 당뇨병을 예방하거나 치료할 수 있는 신약 후보 물질을 개발했다고 들었습니다. 개발 과정을 들려주시죠.

[인터뷰]
제가 2014년도에 지방간 질환의 새로운 표적과 비전을 규명했습니다. 관련해서 치료제 연구를 시작했습니다. 아까 말씀하셨던 것처럼 간은 각종 독소를 해독하는 역할을 한다고 말씀드렸잖아요. 해독작용을 도와주는 것이 'CYP'라는 막 단백질인데요.
이 CYP라는 단백질 중에 하나로 알려진 CYP4A 단백질이 비만 등에 의해 과다로 발현된다는 것을 저희가 증명했습니다. 동시에 간세포에 여러 스트레스가 발생해 간이 정상적인 기능을 잃으면서 당뇨병이 유발된다는 것을 세계 최초로 밝혀낼 수 있었습니다.

그러니까 반대로 생각하면 이 CYP4A의 기능을 억제하면 당뇨병 증상이 개선된다는 아이디어를 가질 수 있었습니다. 이를 통해 차세대 당뇨병 치료제 개발에 앞장설 수 있었습니다.

[앵커]
그러니까 간에서 지방간염은 물론이고 당뇨병까지 억제할 수 있는 하나의 기전을 발견하신 건데요. 동물 실험을 통해서 증상이 개선된 것을 확인할 수 있었다고요?

[인터뷰]
생쥐에게 일부러 당뇨병을 유발한 뒤 간에서 CYP4A 발현을 억제했습니다. 그러자 당뇨병 관련 증상이 개선되는 것으로 나타났는데요. 특히 고지방식 사료를 먹인 쥐에서는 CYP4A 기능을 억제하는 치료 후보 물질을 투여하자 약물을 투여하지 않은 쥐에 비해 몸무게는 45%, 체지방량은 69% 감소했습니다.

또 동시에 간세포를 봤을 때 포도당을 흡수하는 정도가 개선되고, 동시에 지방 축적이 감소하는 것까지 저희가 결과를 얻었습니다.

[앵커]
혹시 부작용 같은 것은 없었나요?

[인터뷰]
그리고 정상 쥐에도 문제가 없는지 확인했을 때 없는 것으로 확인할 수 있었습니다. 그래서 치료제로서의 가능성을 기대할 수 있었습니다.

[앵커]
부작용까지 없었다고 하니까 새로운 당뇨 치료제 후보 물질을 제시했다는 것만으로도 놀라운데, 부작용까지 없다고 하니까 더욱더 의미가 있는 것 같습니다. 그런데 기존에도 당뇨병 치료제가 있었잖아요. 기존 당뇨병 치료제에는 어떤 한계점이 있었던 건가요?

[인터뷰]
제2형 당뇨병 치료제는 인슐린 분비 유도제와 인슐린 민감도 개선제로 분류됩니다. 현재 사용되는 약물이라든지, 최근에 개발되고 있는 모두가 인슐린을 직접적으로 분비하고, 조절하는 약물입니다. 이는 지속적인 인슐린 분비를 유도해 췌장에 손상이 올 수도 있습니다.

또 동시에 인슐린 저항성의 직접적인 개선하는 것은 전혀 없습니다. 그래서 저혈당 등의 부작용이 발생하며 장기간 복용 시 그 효능을 상실하는 단점이 있습니다.

따라서 장기복용해도 저혈당 유발 없이 혈당 수치를 효과적으로 낮춤과 동시에 체중증가나 인슐린 저항성을 획기적으로 해결할 수 있는 안전하고 우수한 약물의 개발이 절실한 마음을 가지고 진행했습니다. 또한, 최근에는 표적치료제 개발에 대한 의학적 수요도 증가하고 있습니다. 그런 점에서 우리가 개발하고 있는 타깃과 기전이 여기에 적합하다고 얘기할 수 있습니다.

[앵커]
당뇨병이 완치가 어렵잖아요. 그러한 당뇨병 치료에도 한 발짝 다가갈 수 있는 그런 신약 후보 물질을 개발하신 건데요. 이 과정까지 많은 어려움, 많은 과정이 있으셨을 것 같아요. 잠깐 소개해주시죠.

[인터뷰]
신약 개발이라는 것은 적어도 15년 이상이 필요한 장기간 프로젝트입니다. 그래서 먼저 신약을 개발할 때는 어떤 타깃 선정, 그 타깃이 좋은 타깃인지 검증하게 되고, 그 타깃에 대한 약물 스크리닝을 하면서 똘똘한 물질을 찾는 것을 하게 됩니다. 동시에 최적화하는 과정을 통해 수행하는 것을 약물 탐색(Drug Discovery)이라고 부르고 있습니다.

그리고 괜찮은 물질에 대해서 비 임상 평가와 임상시험을 통해 이 약물에 치료 방법이나 안정성을 평가하는 개발부 (Development Part)가 있습니다. 그래서 이런 것들을 저희가 진행했습니다. 많은 사람이 겪고 있는 제일 큰 문제는 신약 개발인 약물 스크리닝입니다. 다양한 종류의 물질에 대해서 효과를 찾는 과정이라고 할 수 있습니다.

많은 양을 처리하려고 하면 기본적으로 관련 장비들이 필요합니다. 그런데 이런 장비들이 구축된 곳은 거의 없고, 동시에 많은 시간과 비용이 필요하므로 신약 개발하는 분들이 포기하게 됩니다. 그런 가운데 저희 연구원에서 자동화 하이컨텐트 스크리닝 (HCS) 자동화 시스템을 구축해서 여러 신약 개발 연구자들과 공동연구를 수행하고 있습니다. 이번 성과도 이 시스템을 잘 활용하였습니다.

[앵커]
그런데 이뿐만 아니라 슈퍼 박테리아 감염 여부를 빠르게 진단할 수 있는 기술도 개발하셨다고요?

[인터뷰]
슈퍼박테리아 같은 경우에는 2017년에 슈퍼박테리아 신속 진단기술을 개발해서 기술 이전한 성과가 있습니다. 슈퍼박테리아는 여러 항생제에 대해서 내성을 가진 박테리아를 통칭하는데 '다제내성균'이라고 부릅니다. 특히 '아시네토박터 바우마니'는 WHO에서 발표한 '슈퍼버그(항생제가 듣지 않아 인류를 위협하는 세균)'중 가장 순위가 높은 그룹인 위급에 속하는 박테리아입니다. 우리나라에서는 2010년부터 급격히 증가해 사회적 문제가 되고 있습니다.

특히 병원 내 주로 면역력이 떨어진 중환자실에 있는 환자들에게 2차 감염의 주원인으로 알려졌으나 현재는 시간이 오래 걸리는 진단밖에 없어서 조기 치료와 확산 방지에 어려움을 겪어 왔습니다. 하지만 이런 슈퍼박테리아에 결합하는 항체를 발견해 조합하는 데 성공했습니다. 그래서 비전문가도 손쉽게 슈퍼 박테리아 감염 여부를 30분 만에 진단할 수 있게 되었습니다. 그런 점에서 향후 의료 및 사회경제적인 효과가 클 것으로 기대하고 있습니다.

[앵커]
사실 빠른 진단 기술은 확산을 막을 수 있는 핵심기술이잖아요. 박사님의 앞으로의 계획 그리고 박사님의 연구가 어떻게 이롭게 쓰이길 바라시는지 짧게 한 말씀 부탁드립니다.

[인터뷰]
2009년에 제가 KBSI에 임용이 됐습니다. 10년간 질병 진단이라든지 혁신 신약 개발에 집중하면서 직접 겪어봐야 알 수 있는 전문적인 경험을 가지게 되었습니다. 여러 치료제가 수천억 원의 부가가치를 할 수 있다는 것을 저희가 알게 되면서 우리가 직접 개발해보자 해서 KBSI와 제가 공동 출자를 하여 처음으로 창업 형 연구소 기업인 CIP라는 곳을 창업했습니다. 신약 개발은 긴 시간이기 때문에 앞으로 10년에 대한 성공 사례를 만들어 열심히 노력하도록 하겠습니다.

[앵커]
앞으로 우리나라 질병 치료에 한 획을 긋는 그런 신약이 개발되기를 기대합니다. 지금까지 한국기초과학지원연구원 김건화 박사와 함께했습니다. 오늘 말씀 고맙습니다.


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