[메디게이트뉴스 박도영 기자] "차세대 염기서열 분석(NGS) 기술이 도입되면서 환자 및 건강인의 마이크로바이옴 비교분석을 통해 특정 질환과의 인과 관계가 증명됐고, 효과적인 치료제가 없는 감염질환, 면역질환, 대사질환 등에 대한 대체 치료제가 될 수 있다는 점에서 마이크로바이옴 치료제가 최근 각광받고 있다. 마이크로바이옴 치료제는 대량생산을 통해 실용화 가능해지면 다양한 난치성 질환에 적용 가능할 것이다."

엔테로바이옴 서재구 대표는 19일 한국제약바이오협회 바이오의약품위원회가 주최한 바이오 오픈 플라자에서 이같이 밝혔다. 이날 행사에서는 최신 바이오 기술로 '마이크로바이옴'에 주목, 마이크로바이옴 치료제 개발 기업인 지놈앤컴퍼니와 엔테로바이옴이  마이크로바이옴을 활용한 신약개발 및 차세대 프로바이오틱스에 대해 발표했다.

엔테로바이옴은 2018년 5월에 창업한 신생회사로 장내점막에 존재하는 상주균을 이용해 차세대 프로바이오틱스로 개발될 가능성이 있는 상위 10개 후보를 개발하고 있고, 다양한 균구 라이브러리를 구축하고 있다.

서 대표는 "유산균 중심의 전통적인 프로바이오틱스(classical probiotics)와 차세대 프로바이오틱스(next generation probiotics)의 정의는 같다. 다른 점은 전통 프로바이오틱스는 섭취 경험이 길고, 차세대는 그렇지 않아 안전성 평가가 필요하다는 것이다. 또한 균종 측면에서도 차세대 프로바이오틱스는 아커만시아 뮤시니필라 (Akkermansia muciniphila), 피칼리박테리움 프로스니치 (Faecalibacterium prausnitzii))와 같은 균종이 유력한 후보라는 점에서도 차이가 있다"면서 "차세대 프로바이오틱스는 균주 선정에서 과학적인 근거를 가지고 있어 효능 측면에서 성공 가능성이 높다고 볼 수 있다"고 설명했다.

또한 서 대표는 "프로바이오틱스 개발을 위해 중요한 것은 사람의 장점막 외층에 서식하는 상주균이다. 대표적인 것이 아커만시아와 피칼리박테리움으로, 다른 균종에 비해 연구가 많이 이뤄졌으며, 특히 아커만시아는 대사질환에서 전세계 연구자들에 의해 일관된 연구결과가 도출됐다"며 "인과관계가 증명된 균종이기 때문에 일관된 임상시험 데이터가 나온다면 마이크로바이옴 치료제로 진출할 수 있을 것이라 생각된다"고 덧붙였다.

서 대표는 아커만시아에 대한 몇 가지 논문을 소개했다. 첫 번째는 지난해 사이언스(Science)지에 발표된 것으로 아커만시아 뮤시니필라가 폐암과 피부암 환자들에서 항-PD1 항암 효과에 기여, 항암제와 병용 투여하면 치료에 상승 효과를 가져다 준다는 것이다.

2016년 네이처 메디슨(Nature Medicine)에 발표된 논문에서는 아커만시아의 사균이 대사질환에 효과적으로 작용하는 것이 관찰됐다.  사균을 투여시 지방세포 크기가 많이 줄었는데, 특히 생균을 투여한 것보다 사균을 투여한 것이 효과가 좋은 것으로 보였다.

올해 네이처 메디슨(Nature Medicine)에 발표된 첫 인체적용시험에서 피험자 수는 많지 않지만 안전성이 확인됐다. 서 대표는 "이 논문에서 사균은 인슐린 분비량이 많은 것을 개선하고 민감도를 높이는 것도 유의하게 개선시켰다고 보고했다. 논문에서는 피험자 수를 늘려 또다른 임상시험을 진행하겠다고 밝혔다"고 말했다.

​
지놈앤컴퍼니는 2015년 창업한 코넥스 상장기업으로 마이크로바이옴 파이프라인으로 기존 면역항암제의 역할을 배가시키는 마이크로바이옴 치료제-면역항암제 병용요법에 대한 임상개발을 진행하고 있고, 자궁내막 안 마이크로바이옴을 활용해 착상에 도움을 주는 난임치료제 개발을 위한 초기 연구를 수행 중이다.

지놈앤컴퍼니 서영진 부사장은 "키트루다와 옵디보와 같은 면역항암제가 항암제 시장에서 메인으로 떠올랐고 앞으로 지속해서 떠오를 것이다. 이러한 면역항암제의 단점은 약이 잘 듣는 사람에게는 좋지만 지속해서 효과를 보이는 환자 비중이 낮다는 것이다. 예를들어 비소세포폐암 중 지속해서 반응을 보이는 사람은 20%에 불과하다"면서 "이렇게 면역항암제가 잘 듣지 않는 환자에서 어떻게 치료효과를 높일 것인가 측면에서 접근하는 것이 면역항암제와 마이크로바이옴의 병용전략이다"고 말했다.

지놈앤컴퍼니는 병용요법에 효과 있는 마이크로바이옴을 찾기 위해 건강인의 분변과 폐암 환자들의 치료 전 분변을 확보한 뒤 다시 치료 후 결과에 따라 반응이 있는 군과 없는 군으로 나눠 균종 분포를 확인했다. 그 결과 면역항암효과가 있을 것으로 예상되는 균종을 확보했고, 마우스모델에서 특정 마이크로바이옴을 경구 투여했을 때 대조군에 비해 50% 이상 종양이 억제되는 것을 확인했다.

서 부사장은 "기존 면역항암제 단독투여와 거의 비슷한 효과를 보였고, 면역항암제와 병용했을 때 항암효과가 배가되는 것을 확인했다. 이 결과를 기반으로 임상개발을 준비하고 있다"고 밝혔다.

이어 그는 "이 과정에서 각각의 아종별로 항암효과에 차이가 있다는 것이 밝혀졌다. 즉 병용효과가 있는 아종이 있고, 없는 아종도 있다. 우리가 개발하고 있는 마이크로바이옴 균주는 싱글 스트레인(single strain)인데, 이는 하나의 종의 아종 개념이라고 보면 된다"면서 "같은 종이라도 항암효과가 다를 수 있어 싱글 스트레인을 발굴해 약제화하는 전략을 취하고 있다"고 덧붙였다.

지놈앤컴퍼니는 항암효과가 있을 것으로 예상되는 아종을 구분한 뒤 DNA와 RNA, 대사체를 분석해 기전을 탐구하는 연구도 진행하고 있다. 서 부사장은 "기전연구 진행 결과 우리가 발굴한 마이크로바이옴이 장내 들어가면, 그 안에서 DNA와 RNA, 단백질 특정 부분이 활성화되면서 대세체들이 분비된다. 이것이 장내를 통과해 면역세포들과 상호작용하면서 특정 사이토카인을 분비, 이것이 T-세포를 활성화시키면서 암세포를 사멸시키는 것으로 나타났다"면서 "이 기전이 마이크로바이옴의 단독 작용기전은 아니겠지만 중요한 하나의 기전을 발견했다는 데 의의를 발견했다"고 설명했다.

현재 GEN-001에 대해 2개 임상시험을 계획하고 있으며, 첫 번째 임상시험으로 연내 미국 식품의약국(FDA)에 임상시험승인신청서(IND)를 제출할 예정이다. 이 임상에서는 면역항암제에 내성을 보인 환자를 대상으로 면역항암제와 병용했을 때, 병용요법의 안전성, 면역학적 변화 및 임상효능을 살필 계획이다.

두 번째 임상시험은 국내에서 진행된다. 국내 연구에서는 면역항암제로 치료가 어려운 암종을 대상으로 초치료 환자에서 마이크로바이옴과 면역항암제 병용요법이 얼마나 치료 효능을 높일 수 있을지 평가할 예정이다.