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[이데일리 김지완 기자] 압타머사이언스가 46조원 규모의 퇴행성 뇌질환 시장을 정조준했다.

압타머 구조 형상. 압타머는 3차원 형태로 표적물질에 결합하는 단일가닥의 핵산물질. (제공=압타머사이언스)

압타머사이언스(291650)(압타머)는 24일 다국적 제약사 포함 복수의 기업과 BBB 셔틀 플랫폼 기술수출 논의를 진행하고 있다고 밝혔다.

혈관뇌장벽(Blood Brain Barrier, BBB)은 뇌 신경세포 기능 유지 및 뇌조직 내 미세환경 조절을 위해 혈액으로부터 필요한 영양분들을 선택적으로 통과시키고 위험 물질은 제한하는 관문이다. 분자 크기가 매우 작은 물질이나 지용성 물질, 호르몬은 BBB 통과가 쉽지만, 당이나 인슐린 같은 큰 분자 물질이나 수용성 물질은 BBB를 통과하지 못한다.

BBB는 외부 물질의 침입을 막아주는 1차 방어벽 역할을 하지만, 치료에 어려움을 주는 장애물로 작용한다. 현재 기술로는 대부분 약물이 BBB를 통과하지 못하기 때문이다. 알츠하이머·파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환 정복을 위해선 BBB를 통과해 약물을 전달 비율을 하는 ‘BBB 투과율’을 높이는 것이 첫 번째 과제인 셈이다. 현존 최고 BBB 투과율은 0.5~2% 수준에 불과하다. 약물을 100㎎을 투여하면 겨우 2㎎만 뇌세포 속으로 들어간단 얘기다.

시장조사기업 ‘모도 인텔리전스’(Mordor Intelligence)는 올해 퇴행성뇌질한 시장 규모가 392억달러(45조6915억원)에 이른다고 추산했다. 항체나 올리고 핵산계열의 퇴행성 뇌질환 치료제는 BBB 셔틀 플랫폼이 필요하다.

압타머, 세계 최고 BBB 투과 기술 개발

압타머사이언스는 BBB 투과율을 4%까지 높이며 글로벌 제약사들의 이목을 끌고 있다. 이 기술은 여타 BBB 셔틀 플랫폼과 달리 압타머 기술이 적용됐다.

김윤동 압타머사이언스 신약연구소 소장(박사)은 “BBB 셔틀 플랫폼은 약물과 결합해 뇌세포로 침투를 시도한다”면서 “문제는 BBB 셔틀 플랫폼(트랜스페린 수용체)과 약물의 결합력을 높이면 세포막을 투과하지 못하고, 약물이 ‘리소좀’(lysosome)에서 분해돼 버린다. 그러면 부작용이 발생한다. 이 때문에 BBB 셔틀 플랫폼 개발사는 결합력을 낮추는 방식으로 대응한다. 문제는 결합 강도가 약해지면 약물 전달력이 떨어져, 투과력도 저하된다”고 설명했다. 리소좀은 단백질 분해 효소가 들어 있는 세포 내의 작은 주머니다.

김 소장은 “반면 압타머 BBB 셔틀 플랫폼은 핵산 염기가 수소로 결합한 형태”라며 “수소 결합은 산성도가 낮아지면 분리된다. 뇌혈관 밖에선 PH 농도가 7.4고, 세포 뇌막 안은 PH가 5.5다. 인위적인 결합력 조작 없이도 압타머 BBB 셔틀 플랫폼은 세포 뇌막 안에서 수용체와 약물이 분리된다. 압타머 BBB 셔틀 플랫폼이 약물을 뇌 속 세포까지 잘 투과시키는 이유”라고 비교했다.

오시아닉스가 지난해 공개한 BBB 셔틀 플랫폼의 투과율은 1kg당 25나노몰라(nmole/kg)를 투여했을 때 18시간 후 3.5나노몰라가 투입됨을 확인했다. 반면 압타머사이언스의 BBB 셔틀 플랫폼은 2시간 뒤 3.8나노몰라, 24시간 뒤 5나노몰라까지 투과됐다. 오시아닉스는 현존 최고 BBB 셔틀 플랫폼 기술을 가진 것으로 평가받지만, 압타머사이언스가 이를 뛰어넘은 것이다.

동물·임상시험 동일 결과...화학반응으로 손쉽게 결합

압타머의 BBB 셔틀 플랫폼은 쥐-원숭이-사람 등의 종간 교차반응도 우수하다. 김 소장은 “종전 항체 기술을 이용한 트랜스페인 수용체 BBB 셔틀 플랫폼은 종간 교차 반응성이 없다”면서 “실험용 쥐와 인간의 아미노산 서열은 30%나 차이가 난다. 그만큼 쥐와 인간에 동시에 작용가능한 항체 개발이 어렵다. 약물을 BBB 셔틀에 붙여 항체 형태로 투여했을 때, 인간과 쥐 사이에 약물 반응은 다르게 나타난다”고 설명했다.

결국 알츠하이머나 파킨슨병 치료제를 개발하더라도 동물실험과 임상시험 결과가 달라질 수밖에 없다. 이를 해결하기 위해 기존 연구에선 시험용 쥐에 인간의 트랜스페린 수용체가 발현하도록 유전자 조작을 한다. 이는 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라, 인공적인 수용체를 주입하기 때문에 자연적인 약물 효능을 따지기엔 무리수가 따른다는 평가다.

김 소장은 “압타머 BBB 셔틀 플랫폼은 쥐-원숭이-사람 간 차이가 없이 결합력이 우수하다”면서 “이 때문에 실험 결과 해석이 편리하다. 즉, 동물실험과 임상시험 간 격차를 최소화할 수 있다는 장점이 있다”고 강조했다. 실제 제넨텍, 로슈, 디날라 등에서 개발한 BBB 셔틀 플랫폼은 종간 교차 반응성이 전무하다.

압타머 BBB 셔틀 플랫폼의 확장 가능성도 우수하다. 김 소장은 “알츠하이머·파킨슨병 같은 치료제는 단백질 형태로 개발된다”면서 “이를 기존의 BBB 셔틀 플랫폼에 붙이기 위해선 유전자 변형이 필요하다. 이 경우 새로운 단백질이 만들어지며 기존 약물의 품질 유지가 안 된다. 압타머는 화학반응만으로 BBB 셔틀 플랫폼과 약물이 손쉽게 결합한다”고 말했다.

그는 “압타머 BBB 셔틀 플랫폼엔 저분자 화합물은 물론 고분자의 올리고 핵산이나 항체 결합까지 가능하다”며 “압타머 BBB 셔틀 플랫폼은 우수한 투과력으로 그동안 더디게 진행됐던 알츠하이머·파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질한 정복에 기여할 것”이라고 말했다.