Center for Marine Natural Products & Drug Discovery 해양신약이야기 September 16 ~ 18, 2009 H H H O O O H O H H O H O O O O H O O H H H O O H O H H O O O O Hoam Faculty House, Seoul National University, Korea 인공지능 (Artificial Intelligence) 시대의도래 세계최강인공지능바둑프로그램 지금까지개발된가장뛰어난인공지능, 수퍼컴퓨터 왓슨 (Watson) 자율주행차시대 인공지능이인간을앞지르는특정시점인싱귤래러티 (Singularity) 출처 : chosun.com 1
대한민국과학기술경쟁력순위 IMD 국가경쟁력 (2016년) 한국 29위중국 25위 자료 : 미래창조과학부, KISTEP, KBS, IMD, 2016 IT Korea The Great Korea 그다음은.. Samsung.com, nexon.com, Hynix.com 2
글로벌신약개발의필요성 70-90 년대한국최고의인재 물리학과 / 전자공학 삼성, LG, Hynix, 등 ( 글로벌 IT 기업 = 성장동력 ) GNP 4 만불시대 GNP 2 만불시대 글로 Current economic driving force, IT 2000 년대, 상위 1% 의최고두뇌는바이오의학분야에편중 글로벌제약사육성을위한전략필요 우리의미래먹거리는? 글로벌혁신신약 세계시장규모 Market Size (B$) 1,023 신약매출액 1위 10조 3천억 10위 4조 1천억 100위 132억 X 2.69 X 3.27 380.2 313 (2013) Source: IMS Helth 2014; Lenova 2014; Wikipedia 2015; Statista 2016 3
글로벌신약 ( 혁신신약 ) 의엄청난가치! * 두자리수퍼센트의판매로열티별도 * 15 년간 9,000 억원투자 출처 : 매일경제, 2015.11.20. 우리는어떻게남들과다른신약을만들수있을까? 혁신필요성 Nature Reviews Drug Discovery 11, 91-94 (2012) 4
32 개동물문대부분이해양에서식 Source: GlycoMar 발상의전환!!!!! 해양신약 ( 글로벌신약 ) The Center for Marine Natural Products and Drug Discovery (CMDD) School of Earth and Environmental Sciences Seoul National University 5
어떤병을치료하는약을만들어야할까요? 면역질환 암 ( 표적항암제 ) 골다공증 염증질환 대사질환 비만 당뇨 고지혈증 지방간 동맥경화 감염질환 슈퍼박테리아감염 진균감염 전략 I : 신약개발전분야전문가참여체제 전임상후보물질개발 해양생물다양성포스트게놈독창적인해양천연물 6
전략 II : 제약기업기준에맞춘연구개발체제 제약대기업연구소장 대사 임상전문가 질환 임상시험전문가 감염 질환 CMDD 코아 ( 물질생산법개발약물동력학약물적합성기초독성 ) 면역 질환 전임상전문가 ADME 전문가제형 / 약물전달전문가기초 / 임상의학전문가 자문평가 특허전문가 위원회 법률전문가 전략 III : 글로벌스탠더드에맞춘연구일류화 CMDD Symposia 2018 CMDDS Bioactive marine natural products and beyond Topics Covered : Marine Natural Products in the areas of Diabetes, Atherosclerosis, Cancers, and Infectious Diseases 7
약이란무엇인가? 우리몸속에들어가서다음중한가지를하는물질 1. 질병을치료한다 ( 감염, 암, 우울증등 ) 2. 증상을완화한다 ( 진통제 ) 3. 질병을예방한다 ( 독감백신 ) 약이우리몸에주는효과 1. 원하는효과 2. 부작용 3. 내성및중독 4. 상호작용 5. 효능이없음 6. 역작용 ( 원하는효과와반대작용 ) 글로벌혁신신약개발과정 신약발굴및개발과정 Partha Anbil and Jay Anbil (2014, PM360) 자료를수정함 8
글로벌신약을만드는데얼마나드나요?($ million) 글로벌혁신신약 1 개당 평균 2.8 조원에달하는천문학적인연구개발비 평균연구개발년수 : 15.1 년 5% 7% 17% (GLP) ( 임상 1) ( 임상 2a)( 임상 2b) Tufts Center for the Study of Drug Development, November, 2014 해양천연물신약연구단개발로드맵 해양생물자원 약물표적 대량검색 유효물질발굴 선도물질발굴 선도물질최적화 후보뭏질개발 자원확보배양발효추출분획 추출물라이브러리 신규표적규명및입증 다수의약물표적 표적기반대량검색법 생리활성추출물라이브러리 분리정제구조규명활성재확인 유효물질라이브러리 리핀스키룰적용유도체합성투과성세포독성동물질환모델구축선도물질라이브러리 선도물질최적화약물적합성질환동물효능평가등 예비후보물질라이브러리 기초독성평가 ( 단회 2 주반복 ) 대량생산기반기술확보 후보물질선별 전임상진입준비 9
바다그넘치는생명력 ~ 해양생물의다양성그무한한가능성 ~ 10
해면동물의다양성 - 생리활성물질의보고 해면동물채집하러가기 11
해양미생물분리하기 해양미생물배양하기 12
해양생물추출물은행만들기 라이브러리 ( 은행 ) 해양천연물신약후보물질개발 STAGE I Marine Drug Hits s STAGE II Drug s STAGE III Drug Candidates Marine Resource 약물표적 Target-based HTS Hit Generation Selection Optimization Candidate Selection Collection Fermentation Extract Novel Target Identification & Validation Novel Drug Targets Target-based HTS Bioactive Extract Purification Structural Identification Hit Natural Derivatives Modeling Synthesis Medichem In vitro Efficacy Druggability Medichem PK In vivo Efficacy Focused Pre-ADME, Basci Toxicity, CMC Candidate G L P 3-5 yrs 3-4 yrs 3-4 yrs 13
전세계적으로비만은얼마나심각하나요? BMI ( 30) adult % obese, WHO 2010 선천적및후천적비만에대한새로운해결책제시 WT (39 g) TG (24 g) Cell, 2003, 113, 159 60 50 체중증가량 (%) 40 20 3 0 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 days 고지방음식을먹은 8주령마우스 선천적비만쥐 = 54 g 유전자가활성화된쥐 = 32 g (16 주령 ) 14
지근섬유비율을높인마우스지구력증강효과 Whole body Hindlimb Gastrocnemius muscle Type I fibers Plantaris muscle Running time (min) 160 120 80 40 0 WT TG P<0.003 Running distance (m) 2000 1600 1200 800 400 0 P<0.003 67% 92% PLoS Biology, 2004, 2, e294 해양천연물신약후보물질개발 STAGE I Marine Drug Hits STAGE II Drug s STAGE III Drug Candidates Marine Resource Drug Targets 대량검색 Hit Generation Selection Optimization Candidate Selection Collection Fermentation Extract Novel Target Identification & Validation Novel Drug Targets Target-based HTS Bioactive Extract Purification Structural Identification Hit Natural Derivatives Modeling Synthesis Medichem In vitro Efficacy Druggability Medichem PK In vivo Efficacy Focused Pre-ADME, Basci Toxicity, CMC Candidate G L P 3-5 yrs 3-4 yrs 3-4 yrs 15
High Throughput Screening ( 대량검색법 ) Results sol con 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 3334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 지구력증진과삶의질향상 비만당뇨지구력 지근섬유비율미토콘드리아수 운동 대사질환을치료하기위해어떻게운동없이지구력을증진시킬수있을까요? 노화 Int. J. Obesity. 1997 21, 796 Am J Physiol Endocrinol Metab 2002, 282: BMC Cardio. Dis. 2006, 6:2.; J. Clin. Invest 1987, 80, 415 지근섬유미토콘드리아생성 비만당뇨병지구력 16
해양생물로부터신약원천물질발굴하기 해양천연물신약후보물질개발 STAGE I Marine Drug Hits STAGE II Drug s STAGE III Drug Candidates Marine Resource Drug Targets Target-based HTS 유효물질발굴 Selection Optimization Candidate Selection Collection Fermentation Extract Novel Target Identification & Validation Novel Drug Targets Target-based HTS Bioactive Extract Purification Structural Identification Hit Natural Derivatives Modeling Synthesis Medichem In vitro Efficacy Druggability Medichem PK In vivo Efficacy Focused Pre-ADME, Basci Toxicity, CMC Candidate G L P 3-5 yrs 3-4 yrs 3-4 yrs 17
생리활성물질화학구조밝히기 NMR LC-Tandem MS 해양천연물신약후보물질개발 STAGE I Marine Drug Hits STAGE II Drug s STAGE III Drug Candidates Marine Resource Drug Targets Target-based HTS Hit Generation 선도물질발굴 Optimization Candidate Selection Collection Fermentation Extract Novel Target Identification & Validation Novel Drug Targets Target-based HTS Bioactive Extract Purification Structural Identification Hit Natural Derivatives Modeling Synthesis Medichem In vitro Efficacy Druggability Medichem PK In vivo Efficacy Focused Pre-ADME, Basci Toxicity, CMC Candidate G L P 3-5 yrs 3-4 yrs 3-4 yrs 18
선도물질개발 해양천연물신약후보물질개발 STAGE I Marine Drug Hits STAGE II Drug s STAGE III Drug Candidates Marine Resource Drug Targets Target-based HTS Hit Generation Selection 선도물질최적화 Candidate Selection Collection Fermentation Extract Novel Target Identification & Validation Novel Drug Targets Target-based HTS Bioactive Extract Purification Structural Identification Hit Natural Derivatives Modeling Synthesis Medichem In vitro Efficacy Druggability Medichem PK In vivo Efficacy Focused Pre-ADME, Basci Toxicity, CMC Candidate G L P 3-5 yrs 3-4 yrs 3-4 yrs 19
신약선도물질효능평가하기 20
개발된물질의지구력증진효능 달리기시작 PLOS Biology 3(1): e61. doi: 10.1371/journal.pbio.0030061 달리기끝 비만치료효능 21
지방간치료효능 대조군 처리군 H&E Staining of Liver 동맥경화 ( 죽상경화 ) 치료효능 저콜레스테롤식이 고콜레스테롤식이 병변면적 (X 10 5 mm 2 ) 7 6 5 4 3 2 1 0 20% 감소 vehicle * GW 25% 감소 p=0.004 PNAS 2008, 4271 BMCL, 2010, 20, 7239 22
Mitochondrial biogenesis 해양천연물신약후보물질개발 STAGE I Marine Drug Hits STAGE II Drug s STAGE III Drug Candidates Marine Resource Drug Targets Target-based HTS Hit Generation Selection Optimization 후보물질선별 Collection Fermentation Extract Novel Target Identification & Validation Novel Drug Targets Target-based HTS Bioactive Extract Purification Structural Identification Hit Natural Derivatives Modeling Synthesis Medichem In vitro Efficacy Druggability Medichem PK In vivo Efficacy Focused Pre-ADME, Basci Toxicity, CMC Candidate G L P 3-5 yrs 3-4 yrs 3-4 yrs 23
해양천연물신약후보물질개발 사업구분 SCI 논문논문당평균 IF 특허출원특허등록 국가전체 (2011 년기준 ) 0.9 2.56 1.44 0.6 해양수산부 (2012 년기준 ) 2.0-1.25 0.55 해양천연물신약연구단 ( 04 11 년, 8 년간평균 ) 6.50 3.98 4.58 2.31 G7 의평균피인용지수 6.35 G7 의논문피인용지수 : 미국 7.17, 일본 4.92, 독일 6.62, 영국 7.21, 프랑스 6.13, 이탈리아 6.02, 캐나다 6.39 출처 : 국가과학기술위원회 24
감사의말 함정엽박사 진정욱박사 고재영박사 조성진박사 Dr. Vivek Jadhav Dr. Giri Awudt Dr. L. Keetha Dr. S. Bharat 양인호박사 이현주박사 한동엽교수 정여진석사 이태구박사 유기합성의약화학 약물동력독성평가 해양미생물화학 해양신약연구실 서울대학교 컴퓨터모델링 남상집교수 김희영박사 장재혁박사 이지혜박사 한철경석사 (100 여명의연구원 ) 진정욱박사 양인호박사 해양무척추동물화학 분자생물학생리학 최혁재교수 한동엽교수 왕웨이홍박사 박영민석사 이예희석사 김현지석사 원동환박사 황후상박사 홍준영박사 이태구박사 이재환박사 김정아석사 김은오석사 연구비 해양생명공학사업바이오디스커버리 해양수산부과학기술부 Brain Korea 21 교육부 해양생물과아트 # 1
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