기사입력시간 21.12.29 05:41최종 업데이트 21.12.29 05:47

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글로벌 신약 개발에 나선 K-바이오, 2021년 주목할만한 기업과 차별점은①

[송년특집] 2021 메디게이트뉴스가 만난 국내 유망 바이오기업 20여곳 총정리

사진: 게티이미지뱅크

[메디게이트뉴스 박도영 기자] 한국바이오협회가 실시한 실태조사에 따르면 국내 바이오산업 매출규모는 최근 10년간 연평균 8.8% 증가세를 나타냈는데, 이는 제조업 1.7%, 의약품 5.6% 등 다른 산업보다 높은 수준이다. 특히 2020년부터 전세계를 덮친 코로나19 팬데믹으로 전반적인 산업활동이 침체된 가운데서도 바이오산업은 바이오의약품 위탁생산 증가, 바이오시밀러의 미국 및 유럽 시장 점유율 화대와 코로나19 진단키트 수출 상승 등으로 높은 수출 성과를 냈다.
 
동시에 많은 국내 바이오기업들이 글로벌 신약을 탄생시키기 위해 연구개발에 매진하고 있다. 2019년 기준 국내 바이오산업 연구개발비는 1조8000억원 가량으로, 2024년이 되면 3조원대를 돌파할 것으로 기대되고 있다.
 
메디게이트뉴스는 성장하고 있는 국내 바이오산업을 조명하고, 뛰어난 기술을 보유하고 있는 연구자들의 창업 활성화에 도움이 되고자 초기 단계 유망 국내 바이오기업의 CEO 인터뷰를 진행하고 있다. 2021년 한 해를 마무리하며 올해 만난 20여곳의 기업들은 어떤 기술과 경쟁력을 바탕으로 글로벌 시장을 향해 나아가고 있는지 정리했다.

온코크로스: 혈액종양내과 전문의가 설립한 약물 개발 전문 AI 회사
 
메디게이트뉴스가 2021년 첫 번째로 인터뷰한 기업은 혈액종양내과 전문의이자 이학박사인 김이랑 대표가 창업한 온코크로스(ONCOCROSS)다. 이 회사는 인공지능(AI)을 이용해 신약 후보물질과 기존 약물의 적응증을 찾아주는 AI 플랫폼과 관련 빅데이터를 보유하고 있다. [관련기사="AI 신약 발굴이 아닌 AI 신약 개발" 혈액종양내과 전문의가 세운 온코크로스가 다른 회사와 다른 점은]
 
온코크로스는 ①자체 실험실을 가지고 있어 AI로 발굴한 질환 등에 대해 바로 실험이 가능하다는 점 ②약물 발굴(discovery)이 아니라 약물 개발(development)에 포커스하기 때문에 빠르게 개발이 가능한 점 ③다른 AI 회사들보다 빠른 수익 창출이 가능하다는 점에서 기존의 AI 신약개발 회사와 차별성을 가진다. 특히 치료제가 없는 암이나 난치성 질환, 희귀질환 등 환자에게 미충족 수요가 확실하게 있는 부분에 집중하고 있다.
 
현재 임상단계에 진입한 신약후보물질이나 시판돼 안전성이 검증된 기존 약물을 타깃으로 국내외 제약사 및 대학들과 협업을 진행하고 있다. 2020년 6월 국내 AI 신약 개발 회사 중 최초로 AI로 탐색한 약물을 전통 제약사인 한국파마에 기술이전했고, 제일약품, 에스티팜, 대웅제약 등 국내 대형 제약회사들을 비롯해 프랑스 4P-파마(4P-Pharma), 캐나다 씨클리카(Cyclica) 등과 협업 중이다.
 
지난해 9월 165억 원 규모의 시리즈B 투자를 유치했으며, 최근 기술성 평가를 통과하면서 코스닥 기술특례상장에 한걸음 다가섰다.

하플사이언스: 하플1 단백질로 노화 관련 질환 근본적 치료 
 
재생의학(regenerative medicine)이라 했을 때 가장 먼저 떠오르는 것 중 하나로 줄기세포 치료를 꼽을 수 있다. 한때 줄기세포는 환자의 삶을 근본적으로 바꿀 희망으로 떠올랐지만 아직 대부분 상업화 단계에 이르지 못하고 있다. 줄기세포를 이용한 세포치료는 아직 넘어야 할 문제점이 많으며, 과학자들은 이를 극복할 수 있는 다양한 방법을 찾고 있다.
 
하플사이언스(HaplnScience)는 세포 안이 아닌 세포 밖에 주목하며, 체내 존재하는 단백질을 이용한 재생의약품을 개발하고 있다. [관련기사=늙은 쥐 피부가 젊어지는 현상에 주목…단백질 이용해 퇴화된 결합조직 재생시키는 혁신신약 개발]
 
오랫동안 항노화에 대해 연구해온 중앙대 약대 김대경 교수는 하플1(HAPLN1, Hyaluronan And Proteoglycan Link proteiN1)이라는 단백질이 몸에 있는 결합조직이 퇴화된 것을 재생시키는 기능을 갖고 있다는 것을 알아냈다. 서울대 약대 동기인 김 교수와 최학배 대표는 이 단백질을 이용, 노화 관련 질환들을 근본적으로 치료하는 혁신 단백질 신약을 개발하기 위해 공동 창업했다.
 
현재 골관절염(OA)과 만성폐쇄성폐질환(COPD), 탈모, 피부노화 4가지 분야에서 치료제를 개발하고 있으며, 골관절염과 COPD 치료제는 내년 임상시험에 돌입할 것으로 예상된다. 설립 후 반년만에 100억 원 규모의 시리즈A 투자를 받은데 이어 2020년 230억 원 시리즈B 투자 유치에 성공했으며, 2024년 기업공개(IPO)를 목표하고 있다.

씨케이바이오텍: 단백질-단백질 결합 저해해 조직재생 유도
 
연세대 생명공학과 최강열 교수가 창업한 씨케이바이오텍(CK Biotech)은 줄기세포가 활성화되는 메커니즘을 이용해 세포치료 없이 조직재생을 유도하는 혁신 치료제를 개발하고 있다. [관련기사=윈트신호전달계 회복시켜 세포치료 없이 조직재생 유도…치료제 없는 NASH·대머리 잡는다]

단백질-단백질 결합(Protein-Protein Interaction, PPI)을 억제하는 물질을 이용해, 윈트신호전달계(Wnt signaling pathway)를 억제하는 단백질의 작용을 차단하는 방법이다. 윈트신호전달계는 대표적인 줄기세포 활성화 신호전달계다. 억제된 윈트신호전달계를 직접 활성화시키지 않고 음성되먹임인자(negative feedback regulator)의 기능을 제어하기 때문에 안전하게 활성화할 수 있다는 점이 씨케이바이오텍이 가진 기술의 핵심이다. 비정상적인 윈트신호전달계 활성화는 종종 암이나 부작용을 일으킬 수 있기 때문이다.
 
비알코올성간염(NASH), 비만성 당뇨, 대머리 조직손상, 당뇨성족부괴양 등 CXXC5(CXXC-type zinc finger protein 5)라는 윈트신호전달계의 음성되먹임인자가 과발현돼 재생성 기능이 소실된 질환이 모두 신약 타깃이 될 수 있으며, 먼저 미충족 의료수요가 높은 NASH 치료제 개발에 집중할 계획이다.
 
올해 2월 135억원 규모의 시리즈B 투자유치를 완료했고, 2년 내 개념증명(POC)까지 마치고 성공적으로 IPO 하는 것을 목표로 한다.
 
일리아스 바이오로직스: 표적 세포 내로 약물을 전달하는 차세대 엑소좀 치료제
 
엑소좀(exosome)을 이용해 줄기세포 치료가 갖는 한계를 해결하려는 시도도 이뤄지고 있다. 엑소좀은 세포가 분비하는 50~150㎚ 크기의 세포외소포(EV)다. 줄기세포가 방출하는 엑소좀 안에는 줄기세포의 원래 기능인, 조직이나 기관이 손상됐을 때 복원하려는 유효물질이 RNA나 단백질 형태로 담겨져 있다.
 
카이스트(KAIST) 바이오및뇌공학과 교수이자 일리아스 바이오로직스(ILIAS Biologics)를 설립자인 최철희 대표는 식물이 빛이 있을 때 광합성을 하고 밤에는 그 에너지를 이용하는 스위치에서 착안, 빛에 의해 조절 가능한 단백질 모듈을 활용해 세계 최초로 엑소좀 내 고분자 단백질을 프리폼(free form) 상태로 탑재하는 기술을 만들었다. [관련기사=식물 광합성 스위치에서 착안, 4세대 엑소좀 치료제로 고분자 약물을 세포 안까지 전달한다]
 
기존 기술이 엑소좀 바깥에 약물을 부착해 내부로 신호를 보내 약효를 나타내도록 하는 반면, 일리아스의 기술은 치료 약물을 표적 세포 내부에 고효율적이고 안정적으로 전달한다는 점에서 차별성을 가진다. 또한 다양한 약리 물질을 탑재할 수 있고, 엑소좀 표면 조작을 통해 능동적으로 표적 세포를 타깃할 수 있기 때문에 파이프라인을 무한하게 확장할 수 있다는 점이 특징이다.
 
먼저 집중하고 있는 치료 분야는 항염증이다. 지난해 4월 패혈증에 대한 치료효과를 입증한 첫번째 POC, 올해 1월 조산(pre-term birth)에 대한 두번째 생체내 POC 결과를 논문으로 발표했다. 이어 아직 정복되지 않은 항암, 유전적 희귀질환에 초점을 맞춰 치료제를 개발해나갈 계획이다.
 
2018년 183억원 규모의 시리즈A, 지난해 240억원 시리즈B 투자 유치를 받았고, 2022년 IPO에 성공할 수 있도록 항염증 파이프라인 개발의 진도를 내고 있다.
 
엑소스템텍: 세계 최고 수준의 엑소좀 대량 생산 및 품질 관리 기술 보유
 
엑소스템텍(Exostemtech)은 줄기세포 엑소좀을 기반으로 퇴행성 관절염 치료제, 간섬유화 치료제, 폐섬유화 치료제 등 다양한 난치성 질환 치료제를 개발하고 있다. 2016년 대표이사인 한양대 화학공학과 조용우 교수가 성균관대 공대 박재형 교수, 성균관대 약대 조동규 교수와 뜻을 모아 한양대 에리카 캠퍼스 교내 실험실 창업으로 설립했다. [관련기사="엑소스템텍 강점은…세계적인 수준의 엑소좀 대량생산·분석·품질관리 기술, 앞선 연구개발"]
 
엑소좀 의약품을 개발하기 위해 대량 생산 공정 및 품질관리 시스템이 필수적이다. 엑소스템텍은 식품의약품안전처와의 논의를 통해 엑소좀 품질관리 항목 설정, 평가법, 기준 등을 체계화하여 확립했다. 엑소스템텍의 강점은 세계 최고 수준의 엑소좀 대량 생산 및 분석, 품질 관리 기술을 가지고 있다는 데 있다.
 
1세대로 줄기세포가 내놓는 천연 엑소좀을 이용한 치료제 CARTISOME(퇴행성 관절염 치료제)과 HEPATOSOME(간섬유화 치료제)을 개발하고 있으며, 줄기세포가 생체유효물질을 더 많이 담아 엑소좀을 분비할 수 있도록 세포 배양 환경을 조절한 2세대로 폐섬유화 치료제를 개발할 예정이다. 나아가 특정 치료용 단백질이나 RNA가 엑소좀 내에 과량 발현되도록 세포를 유전 조작해 파킨슨병 등 뇌질환 치료제 개발도 계획하고 있다.
 
2019년 40억원 규모의 시리즈 A, 올해 10월 100억원 규모의 시리즈 B 투자를 받았다. 2023년 안으로 IPO에 성공하고 이후 그 자금을 바탕으로 의약품제조및품질관리기준(GMP) 생산 시설을 만들어 직접 임상용 의약품을 생산하는 것이 목표다.
 
알지노믹스: 특이성과 배가된 효능 갖춘 RNA 치환효소 플랫폼 기술 개발
 
RNA 치환효소(Trans-splicing Ribozyme)는 자기 자신을 잘라내고 옆에 있는 RNA와 연결시켜 인위적으로 별개의 RNA를 합칠 수 있는 기능을 갖고 있다. 나쁜 RNA를 없애고 좋은 RNA로 치환할 수 있는 것이다. 그러나 자연계에 존재하는 RNA 자체는 특이성과 효능이 떨어져 이 기능 자체를 치료제로 쓰기에 한계가 있었다.
 
단국대 생명융합학과 이성욱 교수는 최적화 연구를 진행한 끝에 치료 효과를 가진 유전자 RNA가 질병세포에서만 특이적으로 발현하도록 함으로써 특이성과 배가된 효능 두 가지를 모두 잡는 기술을 개발해 2017년 알지노믹스(Rznomics)를 설립했다. RNA 치환효소를 연구하는 그룹은 여럿 있지만 기업 형태로 치료제를 연구개발하는 곳은 알지노믹스가 거의 처음이다. [관련기사=질병 관련 RNA 없애는 동시에 치료 유전자 발현…RNA 치환효소에 주목해야 하는 까닭은]
 
나쁜 RNA가 발현되는 곳에만 작용해 정상세포 위험 없다는 점이 특징이다. 먼저 잘못된 유전자가 우성형질을 나타내는 상염색체 우성 유전질환에 주목, 현재 간암과 교모세포종, 알츠하이머, 망막색소변성증 등 파이프라인을 보유하고 있으며, 이 외에도 기술의 가치를 잘 증명할 수 있는 적응증을 찾아 집중할 예정이다.
 
2019년 120억원 시리즈 A 투자 유치에 이어 올해 105억원 상당의 브릿지 투자도 이끌어냈다. 임상시험 2개를 진행하고 있을 것으로 예상되는 2023년 상반기 정도에 기술성평가를 받고, IPO 하는 일정을 예상하고 있다.
 
멥스젠: 주요 장기의 핵심 구조와 기능 모사하는 장기칩 바탕으로 신약개발
 
신약개발에서 동물실험은 반드시 필요하지만 동물모델이 없는 희귀질환, 사람에는 있지만 동물에는 없는 단백질이나 수용체를 타깃하는 경우, 타깃하는 수용체가 사람보다 많이 또는 적게 발현되는 경우 등 사람과 종이 다르기 때문에 한계가 있다.
 
미국 조지아공과대학교(Georgia Institute of Technology) 김용태 교수가 2019년 설립한 멥스젠(Mepsgen)은 주요 장기 조직의 핵심 구조와 기능을 모사하는 인간 장기 모델 칩(Human Organ Model Chip)을 만들었다. 이 칩을 이용하면 질병에 대한 기전을 보다 효과적으로 연구하고 약물 효능을 효율적으로 평가할 수 있다. [관련기사="멥스젠, 동물실험 한계 보완하는 인간 장기칩 개발 넘어 신약개발회사로 거듭나겠다"]
 
나아가 장기칩을 이용해 직접 신약 개발에도 나설 계획이다. 플랫폼 기술인 인간 장기칩 기술은 어떤 세포를 넣느냐에 달라지는데, 현재 멥스젠이 논문으로 검증한 것은 뇌혈관장벽에 대한 것이다. 나노입자 특허를 보유하고 있는 신약 파이프라인도 이와 관련돼 있다.
 
약물전달시스템과 조직공학 분야의 세계적인 석학인 미국 메사추세츠공과대학(MIT) 로버트 랭거(Rober Langer) 교수가 공동 창업자로 참여하며 화제를 모은 멥스젠은 현재까지 83억 원을 투자받았으며, 2024년 IPO를 예상한다.
 
미토이뮨 테라퓨틱스: 활성산소와 칼슘 축적 차단 기능 물질로 네크로시스 억제
 
최첨단 기술을 바탕으로 다양한 치료제 개발이 이뤄지고 있지만 여전히 저분자 화합물의 저력을 무시할 수 없다. 미토이뮨 테라퓨틱스(MitoImmune Therapeutics) 김순하 대표는 'NecroX'라는 저분자 화합물이 네크로시스(necrosis; 괴사)를 제어하는 독특한 기능을 가진다는 것을 우연히 발견한 뒤 10년 넘게 네크로시스 연구를 진행해왔다. [관련기사=병은 세포 수준에서의 에너지 위기…미토콘드리아와 네크로시스 외길 미토이뮨의 강점은]
 
네크로시스는 외상과 같은 외부적인 요인에 의해 타의적으로 발생하는 세포의 죽음을 의미한다. 짧은 시간 내 세포가 터져 죽는 사고사이기 때문에 신호체계 등을 연구할 시간이 부족하고, 반드시 염증을 동반하지만 이를 관리할 수 없어 그동안 약을 만들 수 없을 것이라 판단돼왔다.
 
미토콘드리아는 에너지인 ATP를 생성하는데 미토콘드리아 기능에 이상이 생기면 지나치게 많이 생성되고, 이렇게 과잉생성된 활성산소에 의해 스스로 손상을 받게 된다. 또한 ATP가 잘 만들어지지 않고, 칼슘이 과량 축적된다. NecroX는 활성산소와 칼슘의 축적을 효과적으로 차단하는 기능을 가지고 있어 네크로시스를 억제할 수 있다.
 
이를 바탕으로 두경부암과 혈액암 환자의 구강점막염 치료제를 개발하고 있으며, 향후 퇴행성 뇌질환에 집중할 계획이다. 2019년 120억 시리즈 A, 2021년 275억 시리즈 B 투자 유치에 성공, 항염증 파이프라인 개발에 진도를 내고 있다.
 
에이프릴바이오: 확장성 높은 플랫폼 기술로 다양한 형태의 항체·단백질 의약품 개발
 
강원대 의생명융합학부 차상훈 교수가 설립한 에이프릴바이오(Aprilbio)는 혈청 알부민과 특이적으로 결합하는 항체절편(Fab) 분자를 치료용 단백질(항체) 성분과 융합시키는 SAFA 플랫폼을 바탕으로 차별화된 항체 및 단백질 의약품을 개발하는 기업이다. [관련기사="SAFA 플랫폼 확장성, 기존 기술로 만들 수 없는 단백질의약품 가능…구조·효능 차별화된 신약 후보 만들겠다"]
 
또다른 핵심 원천기술인 항체 라이브러리 기술을 이용해 물질적으로 안정화된 항체절편을 성공적으로 확보했다. 이 항체절편에 원하는 약효성분을 유전자 조작으로 붙인 뒤 몸에 투여하면 항체와 약효성분의 융합물질이 몸 안에 있는 알부민과 결합해 지속적으로 효력을 나타낸다.
 
SAFA의 중요한 특징 중 하나로 다양한 약효성분을 결합시킬 수 있는 확장성을 꼽을 수 있다. 이중결합항체나 약물항체접합체(ADC), 기타 기존 기술로 만들 수 없는 단백질 의약품을 만들 수 있다. 현재 SAFA와 항체약물접합체(ADC) 기술을 접목시키는 SAFA-ADC, 동일한 경사슬을 지닌 이중결합항체도 개발하고 있다.
 
2018년 75억원 시리즈A, 2020년 150억원 시리즈B 투자유치에 성공했으며, 유한양행도 전략적투자자(SI)로 30억원 규모로 시리즈B 투자에 참여했다.
 
노벨티 노빌리티: VEGF와 독립적으로 작용하는 SCF/c-KIT으로 안질환·암 치료제 개발
 
아주대 약대 박상규 교수는 기존 치료제로 충분한 치료 효과를 보지 못하는 환자들에게 신규 항체 혹은 항체 기반의 물질을 통해 새로운 치료 옵션을 제공하는 것을 목표로 2017년 노벨티 노빌리티(Novelty Nobility)를 창업했다. [관련기사=항체 기반 다양한 응용 가능성 가진 노벨티노빌리티, "SCF/c-KIT 타겟 넘어 난공불락 RAS도 잡겠다"]
 
박 교수는 조혈기능을 하는 것으로 알려졌던 SCF/c-KIT이 저산소증(hypoxia)이라는 특정 상황에서 혈관의 부종과 비정상적인 신생혈관을 유발한다는 것을 처음으로 발견했다. 이를 바탕으로 SCF/c-KIT을 저해하는 완전인간항체를 만들어 안질환, 암 등을 타깃하는 치료제를 개발하고 있다.
 
SCF/c-KIT는 기존 혈관내피성장인자(VEGF)와 유사한 수준으로 혈관의 부종 및 신생혈관의 생성에 기여하나, VEGF와는 독립적으로 작용하며 정상적인 혈관의 성장은 저해하지 않으면서 비정상적인 혈관을 선택적으로 해소한다는 점에서 차별성을 가진다. 나아가 망막질환의 보다 근본적인 치료를 위해 저산소증 자체를 해소하는 신규 기전에 대해서도 연구하고 있다.
 
지난해 100억원 규모의 시리즈A 투자를 유치한데 이어 올해 3월 80억원 규모의 브릿지 유상증자를 성공적으로 마무리했으며, 2023년 하반기 IPO를 예상한다.

박도영 기자 (dypark@medigatenews.com)더 건강한 사회를 위한 기사를 쓰겠습니다
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