“현재에도 에이즈 보다도 높아져 버린 질병 부담으로
사회적 문제가 되고 있으나,
더욱 주목해야 할 것은 현재가 아닌 미래이다.
향후 이로 인한 문제는 더욱 심각해 질 것이다.”

 
항생제 내성 세균에 대한 강력한 경고이다.
 
우리 몸속에 침투한 균을 잡기 위해 개발된 항생제. 그러나 사용이 보편화 되면서 항생제 내성에 대한 이슈는 끊이지 않고 있다. 내성에 대응할 새로운 항생제가 개발되면, 또다시 그에 대한 내성이 문제시되기를 수차례, 현재는 이미 개발되어 있는 어떤 항생제로도 치료할 수 없는 슈퍼박테리아까지 출연해 우리의 생명을 위협하고 있다.
 

= 항생제 내성 균주의 대표주자, 황색포도구균에 주목하라 =
 

항생제에 내성을 가진 균 중 대표주자로 손꼽히는 것이 황색포도구균 (MRSA) 이다. 황색포도구균은 전 인구의 10~20%가 지속적으로 보균하고 있으며, 일정시점 보균율이 30~50%, 일생 중 한번 이상 보균율이 85%인 그람양성세균으로, 피부염, 폐렴, 패혈증, 원내감염을 유발하는 세균이다. 특히 예전에는 면역이 약한 사람이나, 수술 후 면역이 약해진 사람들에 대한 감염이 많았으나, 최근에는 지역사회에서의 감염사례도 늘어나고 있다.
 
이에 내성 없이 황색포도구균을 정복할 수 있는 획기적인 방법에 전 세계가 주목하고 있다.
현재 항생제 내성 황색포도구균 예방 및 치료를 위한 시도로는 새로운 항생제 개발 및 백신 개발 연구가 병행되고 있다.
 
그러나 항생제의 경우, 새로운 약이 개발된다고 하더라도 그에 대한 새로운 내성 균주의 출현을 예상할 수 있어 이미 좋은 전략이 아니라는 결론이다. 이에 그 관심은 또 다른 내성의 위험이 도사리고 있는 새로운 항생제가 아닌 백신으로 집중되고 있다. 그렇다면 백신 개발은? 백신 개발의 경우, 기존의 concept 에 의한 개발 연구들이 임상단계에서 모두 실패하고 있는 실정이다. 따라서 백신이 답이라면, 기존에 시도되었던 것과는 다른 획기적이며 새로운 패러다임의 효과적 백신 개발이 절실한 실정이다.
 

난항을 겪고 있는 황색포도상구균 백신 개발에 우리 벤처회사가 도전장을 내밀었다. 세계 굴지의 회사에서도 잇달아 실패 소식만 전해지고 있는 가운데 기존과는 차별화 된 concept 로 새로운 가능성을 제시해 눈길을 끌고 있다.
 
범부처신약개발사업단의 지원을 받고 있는 ‘황색포도구균 백신 후보물질 발굴’ 연구과제가 바로 그것이다.
 
이언메딕스(대표 전성규)는 세균 유래 세포밖 소포체를 이용한 항생제 내성 황색포도구균 (MRSA) 감염 예방백신 후보물질 개발 및 최적화 연구를 진행하고 있다.
 
김윤근 책임교수(사진)는 “황색포도구균을 해결하기 위한 전략은 두 가지다. 하나는 실제로 균을 죽이는 항생제의 개발이고, 하나는 방어체계를 높이는 백신을 개발하는 것이다. 항생제의 개발은 이미 좋은 전략이 아니라는 결론이 났고, 이에 우리는 백신을 통해 면역을 높여 감염을 예방하는 것을 목표로 연구에 집중하게 됐다”고 설명했다.
 
이 연구가 성공적으로 결실을 맺는다면, 황색포도구균 백신의 First-in-class 가 된다. 이는 피부절개를 동반하는 수술이 예상되는 성인 환자군 및 그람양성세균 감염에 취약한 모든 대상에 대한 미충족 의학적 수요를 충족할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 다른 항생제 내성 그람양성세균의 감염 예방 백신 개발을 위한 토대를 제공할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
 
김 교수는 “세계적으로 10년 이상 진행돼 온 백신연구들이 모두 실패로 끝났다. 우리 연구는 실패 과정에서 나타난 여러 한계를 극복할 수 있는 물질과 기술력을 토대로 연구를 진행하고 있다”고 설명했다.
 
김 교수팀이 확보하고 있는 원천기술에 대해서는 세계에서도 큰 관심을 보이고 있다. 실제로 세계 최대 바이오 행사인 ‘2013 BIO International Convention’에 참석한 전세계 신약개발 전문가들도 이들이 가지고 있는 원천기술에 대해 주목했다.
 

아직은 후보물질 발굴이라는 초기 단계임에도 세계에 이목이 집중되는 이유는 이 과제만의 차별화 된 경쟁력이 인정받고 있는데 있다.
 
먼저 주목할 것은 이 연구가 성공적으로 진행된다면 First-in-class 백신이라는 성과를 내게 된다는 점이다. 황색포도구균에서 분비되는 소포체를 응용한 백신기술은 김 교수팀이 최초로 규명한 연구결과를 토대로 개발한 원천기술을 바탕으로 발굴한 최초의 후보 백신이기 때문이다.
 
두 번째로는 넓은 스펙트럼의 항원성 (wide spectrum antigenicity) 이 가지는 경쟁력이다. 타 연구에서 단일 항원을 타깃으로 연구를 진행해 실패한 경우와 달리 김 교수팀이 연구하고 있는 소포체 내에는 S. aureus 특이 항원뿐만 아니라 Staphylococcus genus에 보존되어 있는 항원을 같이 가지고 있어, S. aureus EV만으로도 S. aureus의 strain에 상관없이 예방효과를 나타낼 수 있다.
 
세 번째로는 면역성 (immunogenicity) 이다. S. aureus 감염을 예방하기 위해서는 S. aureus에 대한 항체뿐만 아니라 S. aureus 항원에 대한 Th1 및 Th17 면역반응을 유도하는 것이 필수적이다. 단백질만 넣으면 몸 안에서 면역반응이 잘 일어나지 않는데, 이 연구에서는 S. aureus EV 내에 이를 유도할 수 있는 PAMP가 같이 있어, 다양한 단백질에 대한 원하는 면역반응을 효율적으로 이를 유도할 수 있다.
 
네 번째로 주목할 것은 안전성 (safety) 이다. 그람음성세균유래 세포밖 소포체를 이용한 백신인 경우, 체내로 투여하였을 때 패혈증 등 독성으로 인한 국소적인 부작용 뿐 아니라 전신적인 부작용이 문제가 될 수 있지만, 그람양성세균유래 소포체인 경우에는 그람음성세균에 비해 상대적으로 독성이 약해 현재까지 국소적인 부작용과 전신적인 부작용이 발견되지 않았다.
 
그 외에도 용이한 투여방법 또한 경쟁력이다. 소포체는 항원과 면역보강제를 자연적으로 갖는 복합체로서 근육주사뿐만 아니라 피부로 투여 (epicutaneous application) 하였을 때 원하는 면역반응과 효능을 쉽게 얻을 수 있다. 피부로 투여하는 방법은 특히 영유아 및 소아에서 백신을 쉽게 투여할 수 있는 원천적인 기술이다.
 
이언메딕스의 ‘황색포도구균 백신 후보물질 발굴’ 연구는 이미 황색포도구균 유래 세포밖 소포체의 분리기술의 확립과 이를 이용한 후보백신의 효능 검증을 완료했으며, 환자 유래 황색포도구균을 이용한 최적 균주 선정 및 백신 후보물질의 최적화 연구를 진행 중에 있다.
 
김 교수는 “이미 90개가 넘는 표준 균주에서 실험을 다 끝냈다. 이제는 가장 효율적이면서도 독성이 적은 최적의 균주를 선정하고, CMC를 완성도 있게 높이는 단계만이 남아있다”며, “S. aurues를 대량으로 생산했을 때, 가장 효율적으로 디자인 하는 것을 내년 2월까지 완성한 다음 전임상 단계를 진행할 수 있도록 할 계획”이라고 밝혔다.
 

이언메딕스에서 진행하는 연구는 초기 단계이다 보니 넘어야 할 산이 많다. 더욱이 신약개발의 어려움을 생각할 때는 핑크빛 미래만을 기대할 수 없는 것도 사실이다. 그럼에도 이언메딕스 과제가 눈길을 끄는 것은 이 기술을 바탕으로 다른 항생제 내성 그람양성세균의 감염 예방 백신 개발을 위한 토대를 제공할 수 있는 원천기술을 확보하고 있기 때문이다.
 
백신 연구에 특화된 회사인 이언메딕스의 또 다른 경쟁력은 무엇일까? 이언메딕스는 백신과 관련 두 가지 축을 가지고 있다. 하나는 앞서 언급된 그람양성균 연구이며, 또 다른 하나는 폐렴구균을 포함한 연쇄상구균이다. 세균이 자연적으로 분비하는 나노소포체와 인공적으로 만든 나노소포체, 이 두 가지를 이용한 세균감염 예방 백신에 대한 전반적인 것과 바이러스와 기타 감염성 질환에 대응할 수 있는 백신 개발이 주력사업이다. 또한 향후 이를 통해 응용할 수 있는 다양한 분야 또한 이언메딕스가 주목하고 있는 부분이다.
 
김 교수는 “현재 진행하고 있는 연구를 통해 최적화 된 황색포도구균 예방 백신의 후보물질을 개발하고 이 기술의 라이센싱 아웃까지 성공한 후에는 항생제 내성 세균에 포커스를 맟춘 다양한 연구를 본격적으로 진행할 계획”이라고 밝혔다.
 
의학적 측면에서 보면 항생제 내성균에도 여러 가지가 있다. 이언메딕스는 황색포도구균을 비롯 7~8가지에 이르는 여러 균에 대한 다양한 연구를 진행할 계획이다. 또한 흔한 박테리아에 관한 연구도 주목하고 있는 부분이다. 이 외에도 인공나노소포체를 이용해 세균 뿐 아니라 다양한 분야에서의 백신 개발 및 그것을 이용한 알레르기와 항암 등으로의 다양한 응용 분야 연구까지도 고려하고 있다. 확보하고 있는 원천기술로 활용할 수 있는 다양한 가능성은 이언메딕스가 보여줄 행보가 기대되는 이유이다.