2023년 바이오테크 – 알츠하이머, 겸상 적혈구, 그리고 비만

바이오테크놀로지 산업은 최근 몇 년간 상당한 성장을 보였으며, 해당 분야의 연구는 질병과 싸우고, 삶의 질을 향상시키며, 인간 수명을 연장하는 의료 치료를 개선하기 위한 귀중한 통찰을 제공하고 있습니다. 

바이오테크는 살아있는 유기체를 활용하여 의료 관련 제품을 생산하는 응용 과학의 한 분야입니다. 이는 과학, 생물학, 물리학, 화학, 수학, 그리고 기술을 포함한 여러 학문을 결합합니다.

Eli Lilly, Merck, Pfizer (PFE ), Amgen (AMGN ), Gilead Sciences (GILD ), Biogen, Modena, Regeneron Pharmaceuticals (REGN ), Johnson & Johnson (JNJ ), Roche, Idec, Celgene, 그리고 AbbVie (ABBV ) 와 같은 기업들은 의료, 의학, 유전체학, 식품 생산, 바이오연료, 그리고 환경 안전 분야에서 솔루션을 연구·개발하기 위해 수백만 달러를 투자해 왔습니다.

$8600억 규모의 이 산업은 이번 십년 말까지 시장 가치가 거의 두 배가 될 것으로 예상됩니다. 올해는 지속적인 연구·개발을 통해 알츠하이머, 겸상 적혈구, 그리고 비만을 치료하기 위한 눈에 띄는 발견과 가장 진보된 진전이 이미 다수 이루어졌습니다. 이제 이를 살펴보겠습니다!

알츠하이머 질환을 위한 새로운 치료법

알츠하이머병(AD)은 빠른 속도로 증가하고 있으며, 추정6.2백만 명이 미국에서 AD 치매를 겪고 있으며, 추정5500만 명이 전 세계에서 AD 치매를 겪고 있습니다. 

진행성 질환인 알츠하이머병은 가장 흔한 치매 유형으로, 가벼운 기억력 상실로 시작됩니다. 이 질환은 사고, 기억, 언어를 담당하는 뇌 신경 세포를 손상시키고 파괴합니다. 시간이 지나면서 기억, 추론, 언어 사용 및 환경에 대한 반응 능력이 점진적으로 상실됩니다. 알츠하이머병으로 인해 행동 변화가 나타날 수도 있습니다.

하지만 2023년은 AD 치료에 있어 큰 이정표가 되었습니다. 과학자와 연구자들은 알츠하이머의 복잡성을 계속 풀어가며 질병을 더 잘 이해하고 치료할 뿐만 아니라 완전히 예방하려 노력하고 있습니다. 

올해 초, 미국 식품의약국(FDA)이 가속 승인을 획기적인 치료제인 LEQEMBI(lecanemab-irmb)에게 부여했습니다. Biogen과 Eisai가 개발한 이 치료제는 질병 진행을 늦추고 초기 단계 AD 환자의 인지 저하를 중간 정도로 감소시키는 뛰어난 효능을 보였습니다. 이는 실제로 알츠하이머 질환의 경과에 영향을 미친 최초의 치료제였습니다.

이 약물은 2주마다 정맥 주입(직접 혈관에 투여)으로 투여됩니다. 이 약물은 알츠하이머 병을 진행시킨다고 여겨지는 아밀로이드라는 끈적한 단백질을 뇌에서 제거하는 방식으로 작용합니다.

“이것은 알츠하이머 질환의 진행을 명확히 늦추는 최초의 치료제이기 때문에 매우 흥미롭습니다.”

– Yale 알츠하이머 질환 연구소 소장이자 연구를 이끌었으며 제약회사 Eisai의 유료 컨설턴트인 Christopher van Dyck 박사

이 치료제에 대한 임상시험은 초기 단계 증상성 알츠하이머 환자 1,795명을 대상으로 진행되었습니다. 뉴잉글랜드 의학저널에 발표된 3상 임상시험 결과에 따르면, 1년 반 동안 치료를 받은 경우 위약군에 비해 임상적 악화가 27% 감소했습니다. 이 치료는 뇌 세포에 가장 독성이 강하다고 여겨지는 아밀로이드 단백질 형태를 선택적으로 표적하며, 치료를 받은 환자들은 영상 검사에서 해당 단백질이 크게 감소한 것으로 나타났습니다.

연구 참가자들은 일상 생활 능력 측정에서 37% 감소, 주요 2차 인지 기능 측정에서 26% 감소를 위약군에 비해 경험했습니다. 동시에, Lecanemab은 전 세계 AHEAD 연구에서 뇌 아밀로이드 수치가 높아 증상 위험이 높은 인지 정상인들을 대상으로 테스트되고 있습니다.

van Dyck 박사에 따르면, 이는 시작에 불과하며 데이터는 다음을 시사합니다:

“치료 기간이 길수록 효과가 더 좋습니다. 뇌 손상이 크게 발생하기 전에 개입한다면 더 큰 이점을 볼 수 있을 것입니다.”

부작용으로는 일반적으로 홍조, 오한, 발열, 발진, 몸살 등이 나타나며 대부분은 경증에서 중등도이며 첫 투여 직후에 주로 발생합니다. 또한 아밀로이드와 관련된 영상 이상이 발생할 수 있는데, 여기에는 뇌 출혈, 부종, 혹은 뇌 내 액체 형성이 포함될 수 있습니다.

이 치료제는 Leqembi™라는 브랜드명으로 판매되며, Eisai는 연간 $26,500의 가격을 책정했습니다. 그러나 연방 건강보험 프로그램인 메디케어가 무작위 임상시험 참여 없이도 비용의 80%를 보장한다는 입장을 밝혀 가격이 변동될 수 있습니다. 메디케어·메디케이드 서비스 센터(CMS)는 올해 하반기에 이를 확인했습니다.

7월에 FDA는 이 약물에 대해 20년 만에 처음으로 완전 전통 승인을 부여했습니다. 그러나 안전성 우려로 인해 뇌 부종 및 출혈에 대한 ‘블랙 박스’ 경고, 즉 가장 강력한 주의사항이 있습니다.

Leqembi 외에도, 올해는 알츠하이머 백신 분야에서도 진전이 있었습니다. 미국 기업 Vaxxinity는 뇌 내 독성 아밀로이드 베타 형태를 표적으로 하는 UB-311의 2상 시험에서 성공을 보고했으며, 이는 면역 반응을 유도하고 안전성을 입증했습니다. 합성 펩타이드 기반의 활성 면역치료제인 이 백신은 표적 특이 항체 반응을 유도함으로써 현재 치료제보다 더 지속적이고 비용 효율적인 대안을 열어줄 수 있는 새로운 접근법을 제시합니다.

이러한 바이오테크 혁신은 알츠하이머 연구에 새로운 문을 열었으며, 미래 혁신을 위한 기반을 제공하고 보다 표적화되고 효과적인 치료법을 가능하게 합니다.

새로운 겸상 적혈구 질환 유전자 치료제가 등장했습니다

희귀하고 고통스러운 유전성 혈액 질환인 겸상 적혈구 질환(SCD)은 미국에서 10만 명 이상, 전 세계적으로 약 2천만 명에게 영향을 미칩니다. 이는 평생 지속되는 생명을 위협하는 질환으로 조기 사망을 초래할 수도 있습니다. 

이 질환에서는 산소를 운반하는 적혈구 내 단백질인 헤모글로빈에 돌연변이가 발생합니다. 이 변형으로 인해 원래 원반 모양이던 적혈구가 ‘겸자’ 모양으로 변형되어 서로 달라붙게 됩니다. 변형된 세포는 혈관 내 흐름을 제한하고 전신 조직에 대한 산소 공급을 감소시켜 심한 통증, 뇌졸중, 감염 및 장기 부전을 초래합니다.

현재 골수 이식이 이 생명을 위협하는 질환의 유일한 치료법이지만, 이는 일치하는 기증자를 찾는 어려움과 면역 체계에 의한 거부 위험을 동반합니다. 따라서 유전자 치료가 이 잠재적으로 치명적인 질환에 대한 가능한 치료법으로 부상하고 있습니다.

2023년에는 겸상 적혈구 치료를 위한 유전자 및 세포 치료제가 시장에 진입하는 것이 그 어느 때보다 가까워졌습니다. 미국 보건복지부는 12세 이상 환자를 대상으로 하는 최초의 세포 기반 유전자 치료제를 승인하는 획기적인 결정을 내렸습니다. 이 치료제에는 보스턴 기반 CRISPR Therapeutics (CRSP ) 와 Vertex Pharmaceuticals (VRTX ) 가 공동 개발한 Casgevy와 제약사 Bluebird Bio Inc.의 Lyfgenia가 포함됩니다. 

두 치료제 중 Casgevy는 CRISPR-Cas9 유전체 편집 기술을 사용해 개발된 최초의 FDA 승인 치료제로, Vertex에 따르면 특정 위치에 영구적이고 정밀한 편집을 제공하면서 ‘오프 타깃 효과가 없었다’는 점이 선택된 이유라고 합니다. 

CRISPR-Cas9에서는 환자의 DNA를 목표 부위에서 절단한 뒤, 정확히 편집하여 DNA를 추가·제거·변경하고, 수정된 세포를 환자에게 다시 이식합니다. 이 세포는 골수 내에 자리 잡아 성장하며, 태아 헤모글로빈(HbF) 생산을 증가시켜 적혈구의 겸자 현상을 방지합니다. Vertex는 다음과 같이 밝혔습니다:

“우리는 exa-cel에 대한 데이터의 강점—효능, 안전성 및 반응 지속성—에 매우 만족하며, EHA에서 발표된 데이터가 겸상 적혈구 질환에서 차별화된 프로파일을 확립했다고 믿습니다.”

Lyfgenia는 CRISPR을 사용하지 않았습니다. 대신, 렌티바이러스 벡터(바이러스 계열)를 이용해 유전자를 변형하는 전통적인 유전자 치료 경로를 택했습니다. 여기서 SCD 환자의 혈액 줄기세포를 유전적으로 변형시켜 HbAT87Q라는 특수 헤모글로빈을 생산하도록 하는데, 이는 정상 성인 헤모글로빈과 유사하지만 유전자 치료를 통해 유도된 형태이며 환자에게 전달됩니다. 

세포 기반 유전자 치료제 Casgevy의 경우, 총 44명의 환자가 임상시험에 참여했습니다. 이 중 31명은 충분한 추적 관찰 기간을 갖고 평가되었으며, 그 결과 29명의 환자가 최소 1년 동안 중증 VOC(통증 위기) 에피소드를 없앴고, 모두 이식 거부나 실패가 없었습니다. 마찬가지로 Lyfgenia 시험에서는 32명 중 22명의 환자가 VOE(통증 위기) 완전 해소를 달성했습니다.

부작용으로는 구강 궤양, 메스꺼움, 구토, 두통, 발열, 혈소판 및 백혈구 감소가 가장 흔했습니다. Casgevy에서는 근골격계 통증과 복통도 보고되었으며, Lyfgenia에서는 혈액암과 같은 혈액 악성 종양이 보고되어 두 명의 시험 환자가 백혈병 형태로 사망한 후 FDA로부터 박스 경고를 받았습니다.

하지만 이것이 전부는 아닙니다. 이러한 새로운 치료제들은 현재 적용 범위를 넘어 다른 질환 치료에도 가능성을 보여줍니다. 예를 들어, CRISPR 기반 치료는 겸상 적혈구에 국한되지 않고 베타 지중성 빈혈과 같은 유전성 혈액 질환을 해결할 잠재력이 있습니다. 또한, 가족성 고콜레스테롤혈증과 같은 유전성 고콜레스테롤 질환 및 드물게 발생하는 간 질환인 아밀로이드증에도 효과적일 수 있습니다. 이러한 분야에서 CRISPR의 성공적인 적용은 유전자 편집이 이전에 치료가 불가능했던 많은 질환에 대한 솔루션을 제공하고 공중 보건을 크게 향상시킬 수 있는 광범위한 잠재력을 강조합니다.

이것은 큰 움직임이지만 시작에 불과하며, 치료를 널리 접근 가능하게 만들기 위해서는 많은 작업이 필요합니다. 가장 큰 장벽은 비용입니다. 이러한 새로운 치료제는 백만 달러가 넘는 비용이 들 것으로 예상되며, 이는 다른 국가뿐만 아니라 대부분의 미국인도 가격 부담을 겪게 됩니다. 따라서 이러한 유전자 편집 치료제가 더 접근 가능해지기까지는 아직 갈 길이 멀습니다.

비만 문제에 정면으로 도전하기

2023년은 또한 Novo Nordisk의 Ozempic과 Wegovy와 같은 새로운 체중 감량 및 당뇨병 약물로 비만을 공략하는 바이오테크 산업에 변혁을 가져왔으며, 이들 신약은 체중 감소에 엄청난 효과를 보여 전 세계적으로 큰 인기를 끌고 있습니다. 

이 약물들은 GLP-1 유사체 계열에 속하며, 식사에 반응해 장에서 생성되는 중요한 GLP-1 호르몬을 활성화시켜 식욕을 감소시키고 위 배출을 늦추며 인슐린 분비를 촉진함으로써 체중 감량을 돕습니다.

Ozempic과 Wegovy의 활성 성분은 세마글루타이드이며, Eli Lilly의 당뇨병 약물 Mounjaro의 활성 성분은 티르제파타이드로, 이 역시 체중 감소를 유도합니다. 

혁신적인 접근법과 새로운 치료법이 이 분야에 등장함에 따라, 유전자 치료도 진입하고 있으며, 이는 비만을 일으키는 특정 유전자를 표적함으로써 장기적인 체중 관리 솔루션을 제공할 수 있습니다.

미국 성인의 약 42%가 비만에 해당하며, 이는 당뇨병, 고혈압, 암, 심장 질환 위험을 높입니다. 이에 대한 연구와 투자는 크게 증가하고 있습니다. 새로운 연구는 NIH, Novo Nordisk, 국립 과학 재단, MIT 기계공학부, Schmidt Science Fellowship의 지원을 받아 행동 수정의 어려움과 약물 치료의 한계로 인해 대체 방법의 필요성을 강조했습니다.

‘진동형 섭취형 바이오전자 자극기’가 위 스트레치 수용체를 조절하여 허위 포만감을 유도한다는 연구는 Science Advances에 발표되었습니다. 이 연구는 효과적인 치료법이 높은 환자 순응도나 침습적 외과적 개입을 필요로 한다고 지적했으며, 따라서 VIBE라는 장치를 제안했습니다.

MIT 엔지니어들은 우리 몸의 정상적인 기능을 활용하고 있습니다—많은 양을 섭취하면 위가 팽창하고, 기계수용체가 이를 감지해 미주 신경을 통해 뇌에 신호를 보내며, 호르몬과 인슐린을 생성해 음식 소화를 돕고 포만감을 느끼게 하며, 식욕을 촉진하는 호르몬인 그렐린 수치를 낮춥니다. 

VIBE의 경우, 팽창의 환상을 만들어 식습관을 조절합니다. 물 한 잔을 마시는 대신, 여기서는 알약을 복용합니다.

이 장치는 경구 섭취가 가능하도록 설계되어 위 점막과 지속적으로 접촉하며, 위액에 잠기면 활성화되고, 일정 시간 동안 위 내 신경 종말(IGLEs)을 자극할 수 있는 진동을 발생시킨 뒤 소화관을 안전하게 통과합니다. 

새로운 장치는 알약 형태이며, 작은 은산화 배터리로 구동됩니다. 삼키면 위를 통과하면서 위액과 접촉하고, 약 30분 동안 진동하여 미주 신경을 자극하는데, 이는 위우회 수술과 유사한 효과를 내며 포만감을 유발합니다. 

이 새로운 발명은 Ozempic과 Wegovy와 유사하게 사람들의 칼로리 섭취를 관리하고 체중 증가를 방지하는 데 도움을 줍니다. 

전 MIT 대학원생이자 현재 Harvard University의 바이오공학 조교수인 Shriya Srinivasan 박사는 체중 감량뿐 아니라 식욕 조절을 원하는 사람들은 식사 전마다 이 알약을 복용할 수 있다고 말했습니다. Srinivasan은 다음과 같이 덧붙였습니다:

“이는 기존의 약물 치료에서 나타나는 부작용을 최소화할 수 있는 옵션을 제공할 수 있기 때문에 매우 흥미로울 수 있습니다.”

VIBES의 성능을 연구하기 위해, 연구진은 위 해부학이 인간과 유사한 50-80kg, 4-6개월 된 요크셔 돼지를 사용했습니다. 알약은 내시경을 통해 위에 투여되었습니다. 포만감 신호 호르몬 분비를 촉진할 뿐만 아니라, 돼지에게 식사 20분 전에 알약을 투여했을 때 음식 섭취량이 크게 감소했습니다. 연구에 따르면, 이는 약 40%의 음식 섭취 감소와 체중 증가 속도 감소를 일관되게 초래했습니다.

이 연구는 Brigham and Women’s Hospital의 위장병 전문의인 Giovanni Traverso 선임 저자에 따르면:

“음식 섭취와 칼로리 소비를 줄이는 저비용 비침습적 개입의 효과를 입증합니다.”

하지만 이 장치는 효과적으로 포만감을 유도하고 Traverso가 믿듯이 “비만 환자를 위한 치료 옵션을 혁신할 잠재력이 있다”고 하지만, 환자에게 제공되기 전까지는 장치의 생리학적 효과를 탐구하는 추가 연구가 필요합니다.

전반적으로 비만에 대한 이해가 높아지면서 약물 시장이 급속히 확대되고 있습니다. 또한, 더 많은 사람들이 비만을 심각한 의료 상태로 인식함에 따라 이러한 약물에 대한 수요가 기하급수적으로 증가하고 있으며, 보다 효과적인 치료법에 대한 요구도 커지고 있습니다.

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맺음말

보시다시피, 바이오테크는 알츠하이머, 겸상 적혈구, 그리고 비만 치료에서 많은 돌파구를 마련했습니다. 이 외에도 정밀 유전체 편집, 합성 생물학, 종양학, 칩 기반 장기 모델, 차세대 시퀀싱, 그리고 인공지능 분야에서도 많은 발전을 목격했습니다.

산업이 가장 어려운 보건 문제들을 계속 해결해 나가면서, 내년에는 더욱 많은 진보와 트렌드가 나타나 수년·수십 년 동안 큰 파장을 일으키며 우리의 삶을 향상시킬 것입니다.

정밀 치료제 시장 규모가 2030년까지 5천억 달러에서 3조 달러로 급증하는 이유를 알아보려면 여기를 클릭하십시오.