[메디게이트뉴스 서민지 기자] 최근 대형제약사들이 엑소좀에 대한 연구, 투자 기반을 확장하고 있으며, 바이오텍들도 이에 주목해 파이프라인 강화에 나서고 있다.

6일 제약바이오업계에 따르면, 최근 한국생명공학연구원·국가생명공학정책연구센터·한국과학기술정보연구원 등은 2022 10대 바이오미래유망기술 중 하나로 소포체 기반 약물전달기술(Drug delivery with extracellular vesicles)을 선정했다.
 

소포체 기반 약물전달기술은 세포 소기관인 소포체, 다양한 세포 유래 엑소좀(exosome)을 활용해 약물을 목적 세포까지 정확하고 효율적으로 전달하는 기술이다.

엑소좀은 세포에서 분비되는 50~150nm(나노미터) 크기의 소포체다. 최근 연구에서 엑소좀 안에 RNA, 단백질, 대사체 등의 물질이 포함돼 조직이나 기관이 손상됐을 때 복원하려는 기능을 가지고 있으며, 세포 간 신호전달에 관여하는 메신저 역할을 하는 것으로 알려지면서 차세대 약물 전달체로 주목을 받고 있다.

기존의 리포좀 등 인공적 합성물질이 아닌 생체 유래 물질 특성을 활용해 면역원성이 낮아 안전하고, 세포 표적화가 용이하기 때문에 약물 전달체로서 유망하다는 의견이다.

향후 5년안에 대량 생산, 분리·저장 기술을 개발해 임상시험 단계의 파이프라인을 축적하면, 향후 10년안에 세포치료제 이상의 효능을 갖추면서 동시에 안전성이 높은 엑소좀 유래 치료제를 개발, 승인받을 수 있을 것으로 내다봤다.

미국 시장조사기관 그랜드뷰리서치에 따르면, 고령화와 팬데믹 시대에 비침습적이면서 고효능의 안전성을 갖춘 약물 개발에 대한 사회적 요구가 커지면서 글로벌 엑소좀 시장이 2030년 약 2조6000억원 규모로 성장할 것으로 전망했다. DBMR 리서치는 글로벌 엑소좀 시장이 연평균 약 21.9% 성장해 오는 2026년 316억9200만달러(38조원) 규모에 이를 것으로 예측했다.

생명공학연구원 등은 "​각종 암을 비롯한 알츠하이머, 심혈관질환, 간질환 등 활용 범위가 확대되면서 초기 시장 선점을 위해 국내외 기업들의 진입이 급부상하고 있다"면서 "실제 미국 코디악 바이오사이언스는 조작된 엑소좀 기반 치료제에 대한 임상시험을 처음 시작한 기업으로, 엑소좀 내 면역세포 활성 유도 STING agonist를 탑재한 exoSTING 후보물질이 임상 1․2상 진행 중이며, 막 표면에 항암 면역 효능을 유도하는 IL-12을 탑재한 exoIL-12 후보물질은 임상 1상 진행 중이다. 최근 뉴시너센(RNA치료제·antisense oligonucleotide) 탑재를 통한 유전자 침묵 기반 엑소좀 후보물질 exoASO-STAT6 전임상 효능 데이터를 기반으로 임상시험을 위한 IND 승인을 획득했다"고 밝혔다.

미국 코디악과 더불어 엑소좀 개발 선두주자인 영국 에복스는 작용제의 엑소좀 내부 및 막 탑재 원천기술(DeliverEXTM)을 기반으로 리소좀 축적 질환(Lysosomal storage disease) 등 난치성 질환을 표적으로 하는 약물개발 파이프라인을 축적했으며, 일부는 일라이 릴리 등의 대형 제약사에 라이센스 아웃했다.

엑소좀은 기존 성분 혹은 방법과 결합해 신성분·신개발이 가능해 현재 줄기세포 시장의 상당 부분(약 70%) 이상을 엑소좀이 대체할 것으로 예측되면서, 국내 역시 일리아스바이오로직스, 프로스테믹스, 카이노스메드, 씨케이엑소젠 등의 바이오기업이 면역질환, 염증성 장 질환, 암 치료 등을 타겟으로 엑소좀을 개발 중이다.

국내 대형·중견제약사 오픈이노베이션 방식으로 엑소좀 도전…바이오텍은 특허기술 기반으로 영역 확장

대웅제약, 종근당바이오 등 국내 대형 제약사도 엑소좀 개발 공동연구, 위탁생산 계약 등 사업모델 추진 계획을 수립했으며, 중견제약사들도 전문 바이오텍과 공동연구 방식으로 엑소좀 연구에 나서고 있다.
 

올해 초 대웅제약과 엑소스템텍은 대웅제약의 DW-MSC의 줄기세포에서 엑소좀을 추출, 정제하는 기술을 확립하고 엑소좀 치료제 확장 연구와 신규 적응증에 대한 공동개발을 진행하기로 했다.

종근당바이오도 프로스테믹스와 CDMO(의약품위탁개발생산) 계약을 체결했다.

종근당바이오는 공정개발, 제형개발을 통한 CDMO를 수행해 임상의약품을 제조하고, 프로스테믹스는 이를 활용해 마이크로바이옴 유래 엑소좀의 임상시험을 수행 중이다.

최근 휴메딕스는 엑소스템텍과 '엑소좀 기반 치료제 및 화장품 개발을 위한 업무 협약'을 체결했다. 

엑소스템텍은 세계적 수준의 엑소좀 대량 생산 및 분석, 품질관리 기술을 보유한 국내 바이오 벤처로, 엑소좀 기반 단백질 약물전달시스템 원천기술을 보유하고 있으며 줄기세포 엑소좀을 기반으로 한 퇴행성 관절염 치료제, 간 섬유화 치료제, 폐 섬유화 치료제 등을 개발하고 있다.

휴메딕스는 이번 협약을 통해 엑소스템텍과 양사의 기술과 역량, 사업 영역을 다각도로 고려해 엑소좀치료제로 발전시킬 수 있는 영역을 발굴하고 공동 연구를 추진할 계획이다. 이에 더해 엑소좀이 활발하게 사용되고 있는 화장품 등 에스테틱, 뷰티 영역의 협업도 도모한다는 계획이다.

메디포스트도 엑소좀플러스와 손을 잡고 엑소좀 치료제 시장에 출사표를 던졌다.

이달초 메디포스트는 엑소좀플러스와 줄기세포 유래 엑소좀 기반 질병 치료제 개발을 위한 공동연구 업무협약을 맺었다. 

엑소좀플러스는 올해 자사가 개발한 국내 엑소좀 분리 키트를 식품의약품안전처로부터 승인받았으며, 엑소좀 대량 추출과 분석 분야에서 글로벌 경쟁력을 가지고 있다.

이번 계약으로 메디포스트는 엑소좀 치료제 개발을 위한 줄기세포 배양과 생산을 시행하고, 엑소좀플러스는 줄기세포에서 엑소좀을 추출해 치료제를 개발할 예정이다. 엑소좀을 적용한 안구 건조증 치료제를 시작으로, 신부전증, 황반변성 등으로 대상 병증의 영역을 확장해 나갈 계획이다.  

이외에도 국내 바이오기업 브렉소젠(Brexogen)은 pan-PPAR 작용제가 탑재된 줄기세포 유래 엑소좀을 개발해 비알콜성 지방간염(NASH)에 대한 치료효과 기전과 동물 효능 데이터를 보고했다. 이를 통해 세포활성 조절인자를 처리한 줄기세포(iMSC) 유래 소포체를 개발, 대량생산과 더불어 상대적으로 표준화된 엑소좀 치료기술 마련에 대한 가능성을 제시했다는 평이다.

일리아스바이오로직스는 미국 텍사스주립대 의대와 공동연구를 통해 엑소좀 기반 조산 치료물질에 대한 효능을 입증했다. 자체 개발 원천기술인 EXPLORⓇ 엑소좀 내 약물탑재 기술을 이용, 태반을 통과하는 엑소좀 치료제를 개발하고 태아의 염증 완화를 통한 조산 예방 효과를 확인한 것이다.

특허기술을 바탕으로 엑소좀 대량생산에 나서는 기업도 있다. 엑소좀은 다양한 활용이 가능하지만 생산량이 매우 적어 대량생산이 매우 큰 과제인만큼 눈길을 끌고 있다.

제이알팜은 씨케이엑소젠이 보유한 엑소좀 대량생산 특허물질을 활용해 글로벌 화장품과 의료기기 개발을 시행하는 협약을 맺었다. 씨케이엑소젠은 바이오벤처기업으로 세포로부터의 엑소좀 추출에 대한 희소성을 획기적으로 개선해 코로나백신은 물론 관절염 치료제, 에이즈 백신 등에 대한 개발을 추진 중이다.

인천대학교 이원종 교수와 KBSI 김정아 박사 연구팀은 엑소좀의 효율적인 분리를 위해 고흡수성 수지(Super absorbent polymer)를 활용해 초간단 엑소좀 농축 기술을 개발했다. 초원심 분리법 등 기존 엑소좀 분리법의 고비용, 저효율 문제를 극복해 향후 대량생산·분리 플랫폼으로서 활용이 가능할 것으로 전망되고 있다.

바이오 벤처기업 스템온은 다양한 재생 단백질이 포함된 맞춤형 엑소좀 ‘리프로좀(Reprosome)’ 유도기술과 관련해 일본에서 특허 취득을 완료하고 글로벌 시장 공략에 나서고 있다. 해당 특허는 ‘에너지를 이용한 다능성 세포 유도장치 및 방법(2022)’으로, 2021년 일본에서 등록된 스템온의 핵심 동력인 리프로좀 원료 유도 생산 원천기술의 선행 특허다.

이는 피부 섬유아세포로부터 다양한 조직재생에 필요한 재생인자들이 선별적으로 포함된 다양한 맞춤형 기능 엑소좀 ‘리프로좀’이 다방면으로 활용될 수 있도록 하는 기반이다. 특히 리프로좀을 유도하는 자동화 시스템 Entr®을 통해 대량생산 환경이 구축, 국내외 판로를 넓히겠다는 계획이다. 핵심인 리프로좀 원료를 B2B 기업에 공급하고 앰플 제품(D-27, A-27, H-27)으로 출시했으며, 기능성 화장품과 상처치유 연고, 각종 의약품과 의약외품 등을 개발하는 동시에 리프로좀 기반 의료기기 개발까지 사업을 확장할 예정이다.
 

프리모리스는 기능강화엑소좀(ExoPlus™) 기반 창상(화상), 폐렴, 탈모 치료제와 인공나노소포체(NAnoCourier™) 기반 DDS 플랫폼을 이용한 폐암치료제 개발에 전력을 다하고 있다.

이곳은 강스템바이오텍 배양액팀이 제대혈 줄기세포 치료제(아토피, 골관절염, RA)를 개발하던 중 제대혈 줄기세포 배양액의 뛰어난 창상치유 효능을 발견했고, 이를 화상전문병원인 베스티안병원과 검증하면서 배양액 중 주요 효능성분인 엑소좀에 대한 본격적인 연구개발을 위해 분사한 기업이다.

제대혈로부터 GDF-3 유전자(줄기세포 특성 유지)를 고발현하는 줄기세포를 분리배양하는 기술, 독자적인 세포배양 환경 조성을 통해 재생 및 항염 기능이 강화된 엑소좀을 고농도로 확보할 수 있는 기술, 다양한 약물을 탑재해 타겟하는 기관으로 전달할 수 있는 인공나노소포체를 대량 생산하는 기술 등을 보유하고 있으며, 엑소좀 기반 창상치료제(비임상단계) 등 4가지 파이프라인을 보유 중이다.

병원 내 자체 연구개발도 적극적으로 진행되고 있다.

최근 순천향대 부천병원 이시형 안과 교수는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 우수신진연구 지원사업에 선정됐다. 재정적인 지원을 통해 이 교수는 망막 오가노이드 유래 엑소좀을 활용한 녹내장 치료제 후보 물질 발굴에 나서고 있다.

영남대병원 정형외과 이근우 교수는 '근골격계 질환 및 척추질환을 위한 줄기세포 유래 엑소좀을 이용한 치료제 개발'이라는 연구로 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 2022년도 우수신진연구과제에 선정됐다. 이 교수는 이번 선정으로 향후 5년간 약 5억원의 연구비를 지원받는다.

한편 올해 2월에는 엑소좀을 활용한 신약 개발 기업들이 엑소좀 산업 분야 발전을 위해 엑소좀산업협의회를 마련했다.

1기 임원진으로 배신규 회장(엠디뮨 대표), 최철희 부회장(일리아스바이오로직스 대표)을 비롯해 고용송 이사(로제타엑소좀 대표), 김인산 이사(KIST), 조병성 이사(엑소코바이오 대표), 방오영 감사(에스엔이바이오 대표)가 선임됐다.

현재 협의회 회원사는 로제타엑소좀, 브렉소젠, 시프트바이오, 에스엔이바이오, 엑소스템텍, 엑소좀플러스, 엑소코바이오, 엑소퍼트, 엑솔런스바이오테크놀로지, 엠디뮨, 엠디헬스케어, 웰에이징엑소바이오, 이언메딕스, 일리아스바이오로직스 총 14개 기업이 참여하고 있다.

협의회는 엑소좀 산업 성장을 위해 산업 생태계를 조성하고 국내외 산업계, 학계와의 오픈 이노베이션을 지원하며, 엑소좀 분야의 글로벌 파트너십·네트워크를 구축해나갈 방침이다.