사이언스 투데이

[바이오위클리] 2022년 바이오 트렌드·유망 기술은?


■ 이성규 / 과학뉴스팀 기자

■ 오일환 / 가톨릭대 의대 교수

[앵커]
코로나19가 발생한 지 만 2년이 지났습니다. 코로나19를 계기로 바이오 분야에선 새로운 기술들이 부상하면서 어느 때보다 큰 관심을 받고 있는데요. 오늘 바이오 위클리에서는 올해 바이오 분야 새 트렌드와 유망 기술을 미리 조명해보는 시간을 가져보겠습니다. 이성규 기자, 그리고 오일환 가톨릭대 의대 교수와 함께 자세한 내용 알아보겠습니다. 두 분 모두 어서 오십시오.

먼저 이기자. 처음엔 낯설었지만, 지금은 가장 널리 쓰이고 있는 백신이 바로 화이자와 모더나 같은 mRNA 백신인데요. 지난해가 mRNA 백신의 가능성을 증명한 시기였다고 볼 수 있는데, 이 소식 포함해서 지난해 바이오 업계 주요 이슈 전해주시죠.

[기자]
익히 알려진 대로 mRNA 백신은 코로나19를 계기로 세계 최초로 상용화됐는데, 상대적으로 다른 방식의 백신보다 예방 효과가 큰 것으로 나타났죠. 무명에 가까웠던 모더나는 mRNA 백신 덕분에 일약 스타덤에 올랐고요. 화이자는 원래 글로벌 톱 수준의 제약업체인데요. mRNA 백신 성공 이후 RNA 중심의 제약회사로 재탄생하겠다고 연초에 선언하기도 했습니다.

백신 이외 주목할 점은 암과 난치병 관련 치료제 기술일 텐데요. 암과 관련해서는 3세대 항암제인 CAR-T를 고형암에 적용하려는 노력이 꾸준히 계속되고 있고요. 뒷부분에서 자세히 설명하겠지만, CAR-T는 혈액암에는 효과가 탁월하지만, 고형암에는 잘 안 듣는데요. 이를 극복하기 위해 다양한 노력이 시도됐습니다.

3세대 항암제와 더불어 주목받는 것이 이른바 유전자 치료제인데요. 유전자 치료제인 RNA 기반의 치료제 개발도 활발히 진행되고 있습니다. 잠시 뒤 자세히 설명하겠지만, 유전자 치료제는 말에서도 알 수 있듯이, 유전자를 이용해 병을 일으키는 유전자의 기능을 억제하는 방식의 치료제인데요. 기존의 의약품 개발의 주류였던, 합성화학 의약품이나 항체 의약품의 한계를 극복할 것으로 기대되고 있습니다.

자, 그리고 이 RNA 치료제와 함께 지난해 바이오 업계의 큰 이슈 중 하나는 치매 치료제 논란을 꼽을 수 있을 것 같습니다. 전 세계적으로 고령화가 심화하면서, 치매 치료제에 대한 기대 수요가 엄청난데요. 아시는 대로, 지금까지는 치매의 진행 속도를 늦추는 정도 이상의 근본 치료제는 없었거든요. 이런 상황에서 지난해 6월 미국 FDA가 미 바이오젠이 개발한 치매 신약을 승인해 세계적으로 이목이 집중됐었죠.

그런데 그런 기대와 달리 승인 과정에서부터 효능을 두고 잡음이 있었고, 시판 뒤에도 비싼 약값 때문에 논란만 일으키고 실질적인 치료 효과는 기대만큼 나오지 않은 일종의 헤프닝 같은 일이 있었습니다.

[앵커]
교수님, mRNA 백신이 뜨면서 RNA 관련 분야가 새롭게 주목받고 있습니다. 앞서 이 기자가 설명했듯이, RNA 치료제는 유전자 치료제 중 하나인데요. 가장 최신의 치료 기술이죠. RNA 치료제에는 마이크로RNA, siRNA 기술 등이 있다고 하는데, 이게 무엇인지 쉽게 풀어서 설명해주시죠?

[인터뷰]
사실상 과거에는 DNA 자체를 세포 안에 집어넣어 변화를 일으키려고 하는 유전자 치료제가 대세였습니다. 그러나 DNA 만을 가지고 일을 하려고 하다 보니 세포 유전자가 변형될 수 있고 한번 만들어진 것이 그 이후 변화시키는 것에 어려움이 있습니다. 그러나 실제로 DNA가 작용하는 방식은 DNA로부터 RNA가 만들어지기 때문에 작동하는 것인데 이번에는 DNA를 건들지 말고 RNA 자체를 건드려 보는 내용입니다.

백신 같은 경우 DNA를 넣기보단 메신저 RNA를 넣는데 (실제 필요한 것은 RNA 단백질을 필요한 것이니) 반면 다른 쪽으로 생각해보면 유전자의 기능을 없애려고 할 때도 DNA를 없애기보단 RNA를 없애면 최종 산물이 안나오니 RNA를 타겟으로 하자…. 소위 siRNA 같은 것들이 같은 계통인데, 이 발견이 우리 몸 안에 이미 있는 것들의 원리로 이용한 것입니다.

우리 몸에는 RNA들이 한번 만들어지고 나면 때에 따라 조금 더 많이 만들어내기도 하고 조금 더 톤을 줄여야되는 미세한 필요가 있는데 이런 기능을 조절하도록 특수한 운명을 가진 작은 RNA들이 있습니다. 이런 것들을 마이크론 RNA라고 합니다. 이런 마이크론 RNA들은 세포가 늙는다든지, 증식한다든지, 죽는다든지 이런 기능에 따라 동시에 움직이기 때문에 하나의 그룹별로 움직이게 되면 세포의 기능 자체가 특정한 방향으로 움직일 수 있기 때문에 지금에 와서 오히려 안전하게 효과적으로 세포의 기능을 조절할 수 있는 신기술로 각광을 받고 있습니다.

[앵커]
교수님, RNA 기반 치료제 개발, 지난해에 이어 올해에는 더욱 가속화 할 것 같은데요. 앞으로의 전망과 주목해야 할 점도 짚어주시죠.

[인터뷰]
대부분 잘 아시는 것처럼 메신저 RNA는 화이자, 모더나 코로나19 바이러스 백신으로서 큰 효과를 본 적 있고요. RNA가 만들어진 것을 억제하는 기술…. 소위 siRNA를 이용해서는 최근부터 급격한 속도로 개발이 활성화되기 시작했습니다. 연구 단계를 넘어서 임상도 들어가고 임상을 넘어서 미국 FDA 승인을 받을 정도가 됐는데 대표적으로 어떤 질환인가 하면 몸에 유전적인 질환이 있어 아밀로이드증이라 해서 온몸의 신경 염증이 오는 종류의 질환으로서 siRNA를 이용해 치료가 가능하다는 것을 증명했고 허가까지 받았습니다.

또 색소 침착증이라 해서 온몸의 색소가 침착이 되어 장기가 파손되고 가려워지고…. 어떻게 보면 불치병이죠. 과거에 해소할 수 없는 질환이었는데 이런 것들을 RNA를 타겟하여 완치하게 되는…. 허가가 됐습니다. 통풍같이 선천적인 질환이 있는데 그런 경우도 RNA 자체를 없애버리게 되면 안 만들어지게 됩니다. 이런 식으로 치료가 가능하다는 것을 입증했습니다.

미국 FDA 같은 경우 치료허가가 떨어지지 않으면 절대 허가를 내주지 않습니다. 3개를 다 허가를 내줬다는 얘기는 효용성이나 안전성 상당 부분 입증됐다는 얘기입니다. 이것은 시작에 불과합니다. 앞으로 이런 종류의 연구들이 증가하면서 훨씬 많은 종류의 과거의 난치병이라 생각했던 것들은 이제는 정복할 수 있는 또 하나의 도구를 가진 것으로 이해하시면 되겠습니다.

[앵커]
RNA 기반 치료 기술 외에도 CAR-T(카티)와 같은 세포 치료제가 3세대 항암제로 떠올랐잖아요. 이 기자, 우선 CAR-T 치료제란 무엇인지와 주로 어떤 암에 적용된 건지도 궁금합니다.

[기자]
먼저 항암제 개발의 역사를 살펴보면, 맨 처음 나온 게 합성화학 항암제인데요. 합성화학 항암제는 정상 세포와 암세포를 가리지 않고 공격해 부작용이 심각했죠. 그래서 등장한 것이 2세대 항체 항암제입니다. 항체 항암제는 암세포만 표적으로 미사일을 쏘는 것처럼 공격하는 방식입니다.

이후 등장한 것이 3세대 면역 항암제입니다. 면역 항암제는 이름에서 알 수 있듯이 우리 몸의 면역 세포를 이용해 암세포를 공격하는 방식입니다. CAR-T 치료제는 면역 항암제의 일종인데요. 우리 몸의 면역 세포 중에는 T-세포라는 게 있어요. T-세포는 암세포를 죽이는 일종의 전투병 역할을 하는데요.

CAR-T 치료제는 환자의 몸속에서 T-세포를 꺼낸 뒤 CAR를 유전자를 인공적으로 주입해 만든 것을 말합니다. CAR는 암세포 표면의 특정 물질을 인식해 달라붙는 수용체를 말하는데요. T-세포가 더 잘 암세포를 인지해 공격할 수 있도록 CAR라는 일종의 레이더를 T-세포에 붙인 겁니다. CAR-T 치료제는 백혈병과 같은 혈액암에서는 탁월한 치료 효과를 나타냈지만, 폐암과 같은 고형암에서는 효과가 뚜렷하지 않은 한계가 있습니다.

[앵커]
교수님, 이런 이유에서 CAR-T를 대신할 차세대 면역 항암제가 새롭게 부상하고 있다고 하는데, CAR-NK(카엔케이)나 CAR-Macrophage (카 마크로파지)라는 용어가 떠오르더라고요. 이게 어떤 건지 설명해주시고, 또 CAR-T의 한계로 지적된 고형암에도 적용할 수 있는지 알려주시죠.

[인터뷰]
CAR-T: 면역세포인 T-cell의 수용체(항원을 인지함)를 암세포를 선택적으로 인지하도록 키메라를 만들어서, 몸 안에 들어가면 주로 원하는 표적 세포입니다. 이것을 잘 사용하면 일부 임상 환자들의 경우 효과를 보는데 가끔 부작용이 발생하는 경우가 있습니다. 싸이토카인, 신경독성 등 나온 적이 있습니다. 조금 더 개발해야 하는데 그러면 T세포가 아닌 다른 세포를 통해 공격해보자…. 그래서 자연 치사 세포라고 하는 CAR-NK: NK(자연살해세포)가 암세포를 죽이는 특이한 능력이 있는 것을 이용해서, NK세포의 수용체를 CAR(키메라 수용체)로 만들어서, 더 효과적인 암 치료 효과를 낼 수 있도록 시도하는 기술을 개발했습니다.

이런 것들은 주로 혈액암에서 쉽게 접근하고 쉽게 반응하는데, 깊숙이 몸에 들어있는 고형암 같은 경우는 찾기 어렵습니다. T세포가 안으로 들어가려 해도 주변에 둘러싸인 것들이 많아 암세포를 죽이는 능력이 약화됩니다. 연구자들이 재미있게 본 것 중 고형암을 조직학적으로 잘라서 보게 되면 암세포 주변에 면역세포들이 둘러싸고 있습니다. 아마도 이런 종류의 세포들이 암세포를 더 가까이 가는 능력이 있다고 해서 CAR-M: 대식세포에 CAR(수용체 키메라) 유전자를 넣어서, 그 키메라 수용체가 암세포를 선택적으로 살해할 수 있도록 한 것입니다.

[앵커]
교수님, 지난해 미국 바이오젠이 치매 신약을 미국 FDA로부터 승인받았지만, 썩 좋은 반응을 얻지는 못했습니다. 어떤 이유 때문인가요? 그리고 이런 문제점을 극복한 치매 신약, 기대할 수 있을까요?

[인터뷰]
흥미 있는 질문인데요. 모든 분의 숙언 중 하나가 치매에 대한 치료제를 보는 것이 모든 사람의 바람인데. 사실 오랫동안 개발을 했습니다. 미국의 약은 사실 항체입니다. 보통 치매에 걸리게 되면 뇌세포가 죽어가면서 뇌의 아밀로이드라고 하는 단백질들이 침착하게 됩니다. 아밀로이드가 침착이 심할수록 치매가 심하기 때문에 개발 업체는 항체를 집어넣어 항체가 단백질을 제거해버리는 작용으로 치료할 수 있지 않을까 해서 오랜 시간 동안 개발했습니다.

문제는 임상 효과가 뚜렷하게 드러나지 않는 것입니다. 과연 치매의 원인이 거기에 침착된 아밀로이드 단백질 때문이냐 여러 가지 이슈가 있었습니다. 많은 임상에서 아밀로이드를 제거하고 나서 어떤 사람들은 치료가 제대로 되지 않은 사람도 있고, 또 다른 사람은 침착된 양이 별로 많지 않은데 치매가 심하게 걸린 사람도 있고, 또 다른 사람은 침착된 양이 많아 상황이 심각해 보이는데 그럼에도 불구하고 사회활동을 잘하는 사람이 있거든요. 침착된 양에 정확히 비례해 치매가 오는 것이 아닙니다.

그래서 이 문제를 해결하기 위해 과학계에서는 굉장히 관심 있게 봤는데 작년쯤 아주 재미있는 연구가 있었습니다. 캘리포니아에서 실제로 치매에 걸린 100여 명의 뇌를 가지고 분석을 했는 결과 치매에 걸린 사람들은 아밀로이드가 침착되기 10년 전부터 이미 뇌 줄기세포의 양이 상당수 떨어져 있다는 것입니다. 뇌가 보통 세포를 계속 만들어내는 줄기세포가 항상 작동하고 있거든요.

그러나 이 사람들은 이미 10년 전부터 정상인들에 비해 뇌 줄기세포 기능이 많이 떨어져 있고 뇌를 새로 백업하는 기능들이 떨어져 있다는 것입니다. 과연 여태껏 생각했던 것처럼 아밀로이드 때문에 치매에 걸렸던 것이냐? 아니면 그 이전에 뇌 기능 자체가 떨어졌기 때문에 치매에 걸린 것이냐? 이 두 가지를 같이 생각해봐야 합니다. 지금 현재처럼 아밀로이드를 제거하는 항체 약들도 분명히 어떤 부분에서는 효과를 볼 것입니다.

왜냐하면, 아밀로이드가 있으면 뇌세포를 죽여버리기 때문에 제거 하는 것은 의미가 있지만, 근본적으로 우리 뇌에 있는 신경 줄기세포의 기능을 활성화 시키는 연구가 되어야만 치매가 근본적인 치료가 될 것이라는 겁니다. 그래서 뇌 신경세포의 재생력에 관계된 여러 가지 연구들이 진행되고 있고 이런 것들이 같이 병합되면 그때는 근본적인…. 뇌도 좀 더 활성화되고 원인이 되는 아밀로이드를 제거하는 보다 완벽한 치매 치료제가 나올 것으로 전망하고 있습니다.

[앵커]
벌써 3년째 코로나19가 우리를 힘들게 하고 있지만, 바이오 업계에서는 새로운 기술이 주목 받는 계기가 됐는데요. 지금의 위기가 질병을 극복하는 기회가 될 수 있었으면 좋겠습니다. 바이오 위클리 오일환 가톨릭대 의대 교수, 이성규 기자와 함께했습니다. 두 분 고맙습니다.


YTN 사이언스 이성규 (sklee95@ytn.co.kr)
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