제약·바이오산업의 미래 성장을 위한 핵심 분야로 불리는 ‘신약 개발’

2023년 제약·바이오산업의 신약 개발 키워드는 무엇일까요? 

미국 제약·바이오 전문 정기간행물 「디스커버리 앤드 디벨롭먼트(Drug Discovery and Development)」에서 업계 전문가를 초빙하여 2023년 신약 개발 관련 주요 키워드 4가지를 제시했는데요. 오늘 대웅제약 뉴스룸에서 한방에 정리해드리겠습니다!

TOP1️⃣ 머신 러닝

제약·바이오 업계에서 AI와 머신 러닝, 빅데이터는 이제 새로운 트렌드가 아닙니다. 그러나 이 중 머신 러닝(Machine Learning)은 높은 접근성으로 인해 2023년에 제약∙바이오 분야에서 많은 변화를 불러일으킬 것이라는 전망이 나왔습니다. 

여기서 머신 러닝이란 정확히 무엇일까요?

‘머신 러닝’은 인공지능(AI)의 한 분야로, 컴퓨터 프로그램이 스스로 데이터를 분석하고 학습하여 새로운 데이터에 대한 결과를 예측하거나 판단하는 기술을 말합니다. 

한국정보통신학회에 따르면 머신 러닝 기술을 신약 개발 과정에 활용할 경우, △약물의 새로운 용도 발견 △약물-단백질 상호작용 예측 △약물 효능 발견 △바이오마커^* 확인 △분자의 생물학적 활성 최적화 등이 가능한데요. 따라서 임상 효능과 안전성 관점에서 양질의 학습 데이터를 확보할 수 있어 신약 개발을 더 빠르고 효율적으로 할 수 있다는 이점이 있습니다. 

^*바이오마커: 일반적으로 단백질이나 DNA, RNA, 대사물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표

TOP2️⃣ 그린 백신

코로나19 이후, 다양한 유형의 의약품 개발이 활발해지면서 식물 기반의 의약품 개발도 속도를 내고 있습니다. 특히 지난 2022년에 캐나다 보건 당국이 캐나다 제약사 메디카고(Medicago)와 영국 글락소스미스칼린(GSK)이 공동 개발한 식물기반 코로나19 그린백신을 세계 최초로 품목 허가하며 더욱 이목을 끌고 있죠.

‘그린 백신’이란, 식물 혹은 식물세포를 기반으로 만든 백신으로 ‘식물 백신’이라고도 합니다. 식물을 형질 전환(Transformation)해 백신이나 효소 등 재조합단백질을 대량으로 생산하는 분자농업의 일종입니다.

그린 백신은 유정란이나 동물세포 배양을 이용하는 전통 백신 생산방식에 비해 빠르고 안전하게, 경제적으로 백신을 생산할 수 있습니다. 또한, 비교적 저온 상태에서 보관 및 유통이 가능하여 적은 비용으로 대량 생산이 가능합니다. 바이러스성 유전 물질을 가지고 있지 않다는 점에서는 인체에 해로운 감염증세를 나타내지 않아 상대적으로 인체에 안전성도 높은 편입니다. 

이에 따라 세계적으로 그린 백신 기술을 활용해 감염병 대응 백신, 희귀질환 치료제, 반려동물 치료제 등의 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 

TOP3️⃣ mRNA 백신의 대중화

코로나19 유행으로 대중에게 각인된 mRNA 백신은 앞으로 주류 백신으로 자리 잡을 것이라는 전망이 나왔습니다.

mRNA 백신이란, 바이러스 유전정보가 담긴 메신저 리보핵산(mRNA)을 우리 몸에 주입해 몸 속에서 바이러스 단백질(항원)이 만들어지도록 함으로써 면역계가 항체를 생성하게 유도하는 방식의 백신입니다. 대표적으로 코로나19로 인해 우리가 잘 알고 있는 화이자의 ‘코미나티주’와 모더나의 ‘모더나코비드-19 백신주’가 있죠

mRNA는 병원체의 유전 정보만 알면 mRNA를 빠르게 설계 및 생산할 수 있습니다. 또한, 다른 백신 플랫폼에 비해 생산이 간단하고 제조가 유연해 빠른 임상 개발이 가능합니다. 신종 병원체가 등장한다고 하더라도 유전자 정보만 알면 한 달 이내에 백신을 만들어 임상시험에 들어갈 수 있죠. 또한, 바이러스 벡터에 대한 기존의 면역 반응과 같은 부작용이 없고 세포성 면역^*과 체액성 면역^*모두를 유도합니다. 

다만, mRNA는 기존 백신에 비해 초저온 냉동 콜드체인이 필요해 비용이 많이 들기 때문에 덥고 관련 시설이 미비한 아프리카 지역에는 보급이 어려운 한계가 있습니다.

• ^*세포성 면역(Cell-mediated immunity): 해당 병원체를 항원으로 기억하고 있으면서 병원체의 침입이 있을 시에 식세포작용과 염증유발물질인 싸이토카인(Cytokine)을 방출하여 직접적으로 병원체를 공격하는 T세포를 유발하는 능력
• ^*체액성 면역(Humoral immunity): 골수(Born Marrow)에서 태어나고 성숙해 이름 지어진 B세포들이 항원을 인지한 후 주로 항체라는 무기를 체액에 퍼뜨리는 방식으로 적을 물리침

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• [제약산업 용어 상식] 면역(Immunity)

TOP4️⃣ 오믹스(OMICS)

마지막으로 2023년에는 ‘오믹스’를 기반으로 한 표적 약물 개발이 폭발적으로 증가할 것으로 예측됩니다.

여기서 ‘오믹스(omics)’란 개별 유전자(gene), 단백질(protein), 전사물(transcript), 대사물(metabolite) 등의 생물학 분야(유전체학(genomics), 단백질체학(Proteomics) 등)를 총체적으로 이르는 말인데요. 인간의 생물학적 기능은 수많은 세포들의 상호작용에 의존하기 때문에 모든 유전자, 단백질 등을 동시에 분석하는 연구가 필요합니다. 이에 오믹스 연구는 다중 오믹스 형태로 진행되고 있습니다. 

이러한 오믹스를 기반으로 신약을 개발할 경우, △질병의 원인 및 특정 생물학적 경로를 예측할 수 있으며, R&D(연구개발) 과정에서 △질병 기전에 대한 가설 설립 △대상 선택 △표적 바이오마커 우선순위 지정에 용이합니다.

오믹스를 머신 러닝 기술과 결합할 경우에는 신약후보물질 발굴에 있어 더 큰 시너지를 발휘할 것으로 예상됩니다.

지금까지 미국 제약·바이오 전문 정기간행물 「디스커버리 앤드 디벨롭먼트(Drug Discovery and Development)」에서 제시한 키워드를 통해 2023년 제약·바이오산업 신약 개발 키워드 TOP 4를 정리해 드렸습니다. 

앞으로도 대웅제약 뉴스룸은 글로벌 제약·바이오 산업의 이슈와 트렌드를 발 빠르게 전해드리겠습니다. 독자 여러분의 많은 관심 부탁드립니다!