신약후보물질 발굴부터 전임상·임상 등 신약을 개발하는 모든 과정이 어렵지만 특히 전임상에서 임상으로 진입하는 단계는 '죽음의 계곡'이라 불릴 정도로 난제로 꼽힌다. 전임상 단계에서 동물을 대상으로 약효를 검증하는데 성공하더라도 인체를 대상으로 유효성과 안전성을 검사하는 임상 단계에서 실패할 가능성이 높기 때문이다.
전임상과 임상의 불일치를 줄이기 위한 중개연구의 중요성이 갈수록 커진 가운데 동물실험에 대한 윤리 강화 이슈도 더해지면서 이를 대체할 수 있는 기술에 대한 관심도 커지는 분위기다.
미국에서는 2022년 12월 조 바이든 대통령이 동물시험 의무화 조항 삭제를 골자로 하는 식품의약품화장품법 개정안에 서명했으며 2023년 상원에서 만장일치로 통과됐다. 그동안 미국 식품의약국(FDA)으로부터 신약 허가를 받기 위해서는 동물시험으로 약물 효능과 안전성을 검사해야 했는데 해당 규정이 삭제된 것이다.
국내에서는 식품의약품안전처가 '2024년 제1차 식약처 출연연구개발사업 신규지원 대상과제'에 동물대체시험 실용화 관련 연구를 포함시켰다. 이 같은 상황에서 자체 기술력으로 혁신신약(First-in-Class) 개발에 집중하고 있는 JW그룹은 오픈 이노베이션(개방형 혁신)뿐만 아니라 중개임상 기술 내재화를 위해 노력하고 있다.
국내 전통 제약사 최초 제브라피시룸 설치… 중개임상 활용
최근 JW과천사옥에는 새로운 특수동물실험실이 조성됐다. 바로 유전적 특성이 인간과 80%가량 유사한 '제브라피시'(Zebrafish)룸이다. 중개임상연구 강화를 위해 연구시설 내에 제브라피시룸을 설치한 것은 국내 전통 제약사 중 JW그룹이 최초다.
3~4㎝ 크기의 열대어류인 제브라피시는 인간과 유전적 구조가 유사해 기존 동물실험을 대체할 수 있는 새로운 비임상 중개연구 모델로 주목받고 있다. 제브라피시의 크기가 작아 비임상 연구에 활용시 적은 약물로 실험 결과를 신속하게 도출할 수 있을 뿐만 아니라 비용도 포유류 실험 대비 10분의 1 수준으로 낮출 수 있다. 제브라피시 연구논문에 따르면 제브라피시와 포유류 실험결과 일치율은 최대 91%이며 임상 성공률(2상 기준)도 21.1% 높일 수 있는 것으로 나타났다.
JW그룹은 지난해 6월 본사를 JW과천사옥으로 이전한 직후부터 제브라피시룸 조성을 시작했다. 모든 연구 단계에 제브라피시를 적극 활용하기 위해서다.
제브라피시룸 내 수조는 성어 기준 약 900마리의 제브라피시 사육이 가능한 규모다. 특히 JW그룹의 제브라피시 사육시설은 먹이 공급뿐만 아니라 환수·산도 등 모든 사육조건을 자동으로 조절할 수 있는 시스템을 갖췄다.
치어를 활용한 본격적인 연구는 제브라피시룸 옆에 위치한 '샘플분석실'에서 진행된다. 이곳에는 형광현미경을 비롯해 약물 투입 후 최대 96마리의 제브라피시 활동을 동시에 관찰·분석할 수 있는 장비도 설치됐다.
자체 연구시설+오픈 이노베이션으로 비임상→임상
JW그룹은 제브라피시룸 설치에 앞서 오픈 이노베이션(개방형 혁신) 등으로 중개임상 경쟁력을 강화해왔다.
2022년 5월에는 오가노이드사이언스와 비임상 중개연구 플랫폼 구축에 나서는 한편 공동연구도 진행하며 신약 파이프라인을 강화했다.
'오가노이드'는 줄기세포를 인체의 장기와 유사한 구조로 배양·재조합한 장기유사체다. 오가노이드 활용시 제브라피시와 동일하게 동물실험을 대체할 수 있는 데다 임상 전에 결과를 예측할 수 있어 신약후보물질의 안전성과 유효성을 효과적으로 판단할 수 있다.
JW중외제약은 오가노이드에 이어 지난해 4월 제브라피시 모델 전문 비임상시험기관인 제핏과 업무협약(MOU)을 체결하고 자체 신약후보물질의 적응증 확장과 신규 혁신신약 과제 비임상 연구를 진행하고 있다.
회사 측은 오가노이드를 비롯해 제브라피시 등 비임상 연구 분야의 신기술을 선제적으로 도입해 죽음의 계곡이라고 표현되는 비임상→임상 단계 진입의 어려움을 극복할 계획이다.
JW중외제약 관계자는 "오픈 이노베이션을 통해 외부 기관과 약물 스크리닝 연구를 이어가는 한편 별도 조성한 제브라피시 연구장비를 신약후보물질 발굴부터 동물실험까지 모든 연구 단계에 활용할 계획"이라고 말했다.