2019. 2. 13 : 차세대바이오유망분야, 마이크로바이옴 & CART 마이크로바이옴 CART
마이크로바이옴 : 인체내세컨드게놈 (Second Genome) 으로불리는미생물, 세균, 바이러스및이들의유전자를의미하며, 유전체분석기술의발달에힘입어최근관련연구가활발 체중의 1~3% 에불과하지만, 영양분흡수, 약물대사조절, 면역작용등인체에매우중요한역할 현재건강기능식품이대부분을차지하고있으나, 향후에는치료제부문의급격한성장이예상 CART: ' 기적의항암제 ' 로불릴정도로치료효과가크게개선된 Novatis의 ' 킴리아 ' 가최근전세계최초로상업화에성공한이후제약 / 바이오산업에획기적인변화가진행중 CART(Chimeric Antigen Receptor T cells, 키메라항원수용체 T세포 ) 는유전자재조합기술을적용해환자맞춤형치료를구현 마이크로바이옴 유전체분석기술의급속한발전으로인체내세컨드게놈 (Second Genome) 으로불리는미생물, 세균, 바이러스등의유전자에대한연구가활발 마이크로바이옴 (microbiome) 은인체에존재하며인체를공유하며살고있지만, 그동안건강이나질병의원인으로거의무시되어온상재균, 공생균, 병원균등모든미생물들의총합 (The Scientist, 2001) 인체를구성하는체세포의수가약 10 13 개인데반해인체에공생하는미생물은 10 14 개로전체세포의 90% 이상을차지하며, 특히유전자수기준으로는인간유전자의수백배로존재차세대염기서열분석 (NGS, Next Generation Sequencing) 기술의등장으로이러한마이크로바이옴에대한분석이가능해졌으며, 이에따라관련 [ 그림 1] 인간유전체와인체내마이크로바이옴비교연구들이활발히진행중 과거에는 30억쌍의염기로이루어진인간유전자전체를분석하는데 15년의기간과 30억달러의비용이들었으나, 차세대염기서열분석기술의발달로현재는 3일의기간과 1,000달러의비용으로분석이가능 자료 : Integrated DNA Technologies, KRIBS 재인용 1
[ 그림 2] 인체내마이크로바이옴의다양성 자료 : TRENDS in Genetics, KRIBS 재인용 마이크로바이옴은체중의 1~3% 에불과하지만, 영양분흡수, 약물대사조절, 면역작용, 뇌 / 행동발달등인체에매우중요한역할 마이크로바이옴의 95% 가량은장을포함한소화기관에존재하지만, 호흡기, 생식기, 구강, 피부, 등에도널리분포하고있으며, 신체부위에따라서식하는미생물의종류와구성이다양 [ 표 1] 마이크로바이옴의주요기능 기능 영양분흡수 마이크로바이옴구성에따라동일한영양분을흡수하더라도사람에따라영양분흡수양상이차이 내용 약물대사조절 체내에유입된약물이나발암물질로부터인체를보호하는기능 면역작용조절 인체면역체계와상호작용을통해외부의병원성미생물로부터인체를보호 발달조절 마이크로바이옴생성물질은뇌의발달과신경조절을통한행동에도영향 자료 : NIH, KISTEP 재인용 2
[ 그림 3] 인체내마이크로바이옴조성지도 자료 : 네이처리뷰, KRIBS 재인용 현재마이크로바이옴시장은건강기능식품이대부분을차지하고있으나, 향후에는치료제부문의급격한성장이예상 현재전세계마이크로바이옴시장은프로바이오틱스, 프리바이오틱스를중심으로한기능성식품이약 50조원내외로대부분을차지 치료제시장규모는 5,600 만달러에지나지않으나, 점차질병과마이크로바이옴의상관관계가밝혀지고있고이를기반으로한치료제가개발되고있어향후 5년내에 90억달러이상의시장으로성장할전망 GlobalData 에따르면현재개발중에있는마이크로바이옴치료제는 183 개로감염질 환, 종양, 면역질환, 피부질환, 대사질환등다양한치료영역에서개발중 3
[ 그림 4] 휴먼마이크로바이옴치료제시장전망 [ 표 2] 주요마이크로바이옴치료제파이프라인현황 제품명기업적응증 B244 AOBiome 여드름 LACTINV Osel 요로감염 Oxabact OxThera 원발성과옥살산뇨증 RBX2660 Rebiotix (Ferring Phamaceuticals) C. difficile 감염 / 감염성설사 SER109 Seres Therapeutics C. difficile 감염 자료 : BCC Research, 한국바이오협회재인용 자료 : GlobalData, 한국바이오협회재인용 전세계적으로기존글로벌제약사들뿐만아니라다수의창업기업들이관련분야에진출중 [ 그림 5] 주요해외마이크로바이옴창업기업현황 자료 : CB Insights 국내에서는기존미생물기반바이오기업들이사업영역을확장하여진출하거나, 미생물유전 체분석기술을기반으로한마이크로바이옴사업을중심으로창업기업들이설립되어치료제 개발에활발 4
[ 표 3] 주요국내마이크로바이옴창업기업현황 기업제노포커스고바이오랩지놈앤컴퍼니비피도 내용 2000년설립, 백신, 농약균주, 의약용 / 산업용맞춤형효소의개량생산전문기업, 최근항산화효소를분비발현시키는치료제를개발중 2014년설립된창업기업, 2017년 100억원의투자를유치해자가면역질환, 대사질환, 신경질환, 신장질환등을대상으로하는치료제후보물질을개발중 2015년설립된창업기업, 2018년 110억원의투자를유치해면역항암제분야의치료제후보물질을개발중장내마이크로바이옴을활용한류마티스관절염치료제에대한연구를진행중이며, 최근관련특허도취득 자료 : 한국바이오협회 CART 최근 ' 기적의항암제 ' 로불릴정도로기존제품에비해치료효과가크게개선된새로운항암제가전세계최초로상업화됨에따라제약 / 바이오산업에획기적인변화가진행중 CART(Chimeric Antigen Receptor T cells, 키메라항원수용체 T세포 ) 로불리는새로운치료기술은환자본인의면역세포에유전자재조합기술을적용해환자맞춤형치료를구현하고기존항암제에비해완치률을획기적으로개선 구체적으로먼저환자로부터혈액을채취한후면역세포인 T세포를분리한후암발생과관련된유전자를타겟으로하는항원수용체 (CAR, Chimeric Antigen Receptor) 유전자를넣어유전자재조합한 T세포로변환이를복제 / 배양해다시환자의체내로주입하면정상세포는그대로두고암세포만을공격 다국적제약기업인 Novatis 가 2017년 8월 CART 기술에기반한항암제 ' 킴리아 (Kymriah)' 에대해전세계최초로 FDA 승인을획득하고, 2개월후에는 Gilead Sciences 에인수된 Kite Pharma 가 ' 예스카타 (Yescata)' 에대해두번째로 FDA 승인을획득 1년후인지난해 8월에는유럽연합이두제품에대해나란히판매허가를내주면서획기적인항암치료기술이라평가받는 CART에대한전세계적인관심이고조 최근항암치료방법은유전자기술의발달로과거방사선요법, 화학요법등에서세포치료제를이용하는방법으로빠르게전환 그럼에도불구하고환자본인의세포가아인범용항체나줄기세포를이용한기존의세포치료제로는완치가어려웠고재발가능성도높았던상황 5
[ 그림 6] 세계최초 CART 항암치료제 : 킴리아 ( 노바티스 ) [ 그림 7] 킴리아항암치료작용기작 자료 : Novatis 자료 : NIH, 바이오코리아재인용 그러나 ' 킴리아 ' 가최근의임상에서기존방법으로는치료가불가능했던급성백혈병 (ALL) 환 자의완치율을 80% 까지향상시킨것으로보고될정도로, CART 기술에기반한항암치료 제는기존세포치료제에비해치료효과를월등히개선한것으로평가 [ 그림 8] 면역세포를이용한항암치료기술발전동향 자료 : MFDS 'Cellular Therapy 2016', KB 금융지주경영연구소가공 Novatis 와 Kite Pharma의성공사례이후최근국내외적으로관련연구개발과상업화시도가활발히진행중에있으며, 이에따라향후관련시장이급성장할것으로기대 Coherent Market Insights 1 에따르면, 전세계 CART 치료제시장은 2017년기준 7,200 만달러규모에불과하지만, 향후연평균 50% 이상의성장세를거듭하여 2028년에는 80 억달러이상으로성장할전망 1 CAR T Cell Therapy Market (2017.2) 6
이에따라다국적제약사들이전세계 CART 치료제시장을주도하는가운데국내외적으로 다수의바이오 / 제약기업들도관련시장에활발히진출중 전세계 CART 치료제시장의선두기업들로는 Kite Pharma, Gilead Sciences, Novatis, Juno Therapeutics 등이존재 [ 그림 9] 전세계 CART 세포치료제시장현황및전망 [ 그림 10] CART 치료제개발중인국내외주요기업 자료 : Coherent Market Insights 자료 : 데일리팜 다국적제약기업들이외에도 Bluebird Bio, Celletics, Cell Medica, Nanjing Legend Biotech, Celyad, Dynavax, GenSight, MediGene AG, Tocagen, TransGene 등중소형기업들의진출이활발하며, 이중일부는대형제약사들로부터적극적인투자도유치중 [ 표 4] CART 관련주요해외기업기술개발현황 기업국적내용 블루버드바이오미국다발성골수종과부신각화증대상 CART 치료제 셀레틱스프랑스급성림프구성백혈병, 급성골수성백혈병, 희귀혈액암등대상 CART 치료제 셀메디카영국호지킨림프종, 급성림프구성백혈병, 비소세포폐암등대상 CART 및 TCRT 치료제 셀야드벨기에여러암종에적용가능한 CART 치료제 다이나백스미국다중악성종양, 악성흑색종, 두경부편평세포암등대상 TLR(Toll 유사수용체 ) 치료제 젠사이트프랑스희귀망막신경질환, 망막색소변성증대상유전자치료제 메디진 AG 독일급성골수성백혈병, 골수이형성증후군대상예방백신 토카젠미국재발성및신규악성신경교종대상유전자치료제 트랜스진프랑스비소세포폐암, HPV 양성암대상치료용백신 자료 : 한국바이오의약품협회, 데일리팜재인용 7
국내기업으로는녹십자셀, 바이로메드, 앱클론, 바이넥스, 툴젠, 유틸렉스등이진출 녹십자셀은현재고형암에대한 CART 후보물질을탐색하고있는단계이며, 앱클론은관련치료제에대해비임상단계를준비중인것으로알려짐바이로메드는자체개발한 CART 기술을 2015년에미국의 Bluebird Bio에 100만달러계약금을받고수출한바있음 [ 표 5] CART 관련주요국내기업기술개발현황 기업 내용 유틸렉스앱클론 GC녹십자셀바이로메드바이오큐어팜 HLADR 타깃 MVR CART 세포치료제 T세포활성안전스위치적용 CART 세포치료제신규 CD19 항원에피토프 CART 세포치료제고형암에효과보이는 GCC CART 세포치료제 CART 세포치료제관련기술활용, 2020년임상돌입예정 CD19 항원타깃 CART 세포치료제파로스백신과공동개발 자료 : 메디컬옵져버 < 연구위원김동우 (dongwoo.kim@kbfg.com) 02)20735751> 8