첨생법 시행으로 ‘줄기세포 치료제’ 주목, 최근 개발 동향은?

글로벌 줄기세포 치료제 시장, 매년 평균 10% 넘게 성장
국내 줄기세포 시장, 2025년 약 11조 6,300억 원 규모로 확대 예상
진화하는 줄기세포 치료제, 제도와 법 뒷받침되어야


[바이오타임즈] 최근 들어 전 세계 의약품 시장에서 가장 주목받는 분야 중 하나가 희귀·난치성 질환 치료에 기대를 모으고 있는 ‘줄기세포’다.

‘줄기세포’(Stem Cell)는 인체 내 자가 복구 능력을 지닌 세포다. 줄기세포 치료제는 다양한 세포로 분화 및 자가 재생산이 가능한 줄기세포를 활용, 손상된 조직이나 장기를 재생해 치료하는 바이오 의약품을 말한다.

2019년 글로벌 줄기세포 시장 규모는 137억 8,000만 달러(한화 약 15조 6,000억 원)에서 매년 평균 10.2% 성장, 2025년에는 239억 5,000만 달러(한화 약 27조 1,000억 원)에 육박할 전망이다.

 

 
◇국내 줄기세포 시장, 2025년 약 11조 6,300억 원 규모로 확대 예상

줄기세포 치료제 시장 규모가 커지면서 국내 제약·바이오 기업들도 줄기세포 치료제 사업에 잇따라 진출하거나 신약 개발에 속도를 내고 있다. 특히 지난해 첨단재생의료 및 첨단바이오의약품 시행계획이 본격 추진되면서 첨단재생의료 임상 연구가 더욱 활발해질 것으로 기대된다.

미국 시장조사기업 잉크우드 리서치(InkWood Research)는 한국의 줄기세포 시장은 지난 2016년 11억 달러(한화 약 1조 3,500억 원) 규모를 형성했으며, 2025년까지 연평균 26.67%로 성장해 95억 달러(한화 약 11조 6,300억 원) 규모로 확대되리라 예측했다.

또 미국 NIH(National Institute of Health, 국립보건연구원)가 지난 2015년 발표한 자료에 따르면 1998년부터 2015년까지 총 317건의 줄기세포 치료제 임상 연구가 등록됐으며 개발 초기 단계에는 미국이 전체 임상의 65%를 차지하면서 시장을 주도해 나아갔다. 한국은 지난 2004년 최초의 상업적 줄기세포 임상 연구를 시작으로 2015년까지 46건의 임상을 진행했다. 그 결과 한국의 임상 점유율은 15%로 미국에 이어 세계 2위를 차지했다.

이 같은 한국의 줄기세포 임상 연구의 성장요인에 관해 식품의약품안전평가원은 “규제 선진화를 주된 산업 육성책의 방향으로 채택하고 임상 연구 수준을 높였다. 국제경쟁력을 갖춘 제품이 개발될 수 있는 기반을 마련하는 등의 성과가 가시화된 것”이라고 설명했다.

◇줄기세포의 다분화능, 미래 의학을 이끌어 갈 차세대 성장동력으로 주목받는 이유

줄기세포는 자기 복제 능력을 지니고 다양한 세포로 분화가 가능한 세포이다. 인체 어디든 존재하며, 어느 부위인지에 따라 특징이 조금씩 달라진다.

줄기세포는 성체 세포와 다른 몇 가지 특성이 있다. 대표적으로 특정한 환경에서 여러 계통의 세포로 분화할 수 있는 다분화능(Pluripotency)과 자기 복제(Self-renewal) 능력이 있다. 다분화능은 줄기세포가 특정 환경과 조건이 맞으면 다른 계통의 세포로 분화가 이뤄질 수 있는 특성이다. 자기 복제 능력은 줄기세포 자체가 자신의 특성인 다분화능을 잃어버리지 않은 채 무한대로 세포분열을 거쳐 줄기세포로 재생산할 수 있음을 의미한다.

줄기세포의 다분화능과 자기 복제 능력은 그동안 뚜렷한 치료법이 없었던 난치성 또는 퇴행성질환 등에 있어 줄기세포가 미래 의학을 이끌어 갈 차세대 성장동력으로 주목받고 있는 이유이기도 하다.

줄기세포는 ▲성체줄기세포 ▲배아줄기세포 ▲역분화줄기세포 등이 있다. 성체줄기세포는 다양한 장기에 존재하면서 신체가 손상됐을 때 재생 작용을 하는 세포로 골수, 탯줄 등에 있는 조혈줄기세포, 중간엽기질세포 등이 해당한다. 성체줄기세포는 분화 방향성이 예측 가능해 비교적 안전하며 다양한 임상시험에 사용되고 있다.

배아줄기세포는 정자와 난자가 수정된 배아조직 중 배반포라는 조직에서 얻어지며 신체를 구성하는 거의 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 전분화능을 갖고 있다. 하지만 윤리적 문제가 있다.

역분화줄기세포는(iPSCs, induced pluripotent stem cells, 유도만능 줄기세포)는 성인의 피부나 혈액 등 자신의 세포를 거꾸로 되돌려 미분화상태의 세포로 역분화, 배아줄기세포처럼 전분화능을 갖고 있다. 또한, 줄기세포의 복제 능력으로 배양을 통해 무한대로 증식시킬 수 있어 유도 만능 줄기세포를 통한 분화를 활용한다면 치료에 필요한 세포의 양적 문제를 원천적으로 극복해낼 수 있다.
 
◇진화하는 줄기세포 치료제, 제도와 법 뒷받침되어야

줄기세포 치료는 질병으로 손상된 세포를 대체하여 재생시킬 수 있는 주요한 치료법으로 대두되었다. 세포 치료에 활용되는 줄기세포는 엄격한 품질관리가 필수다. 인체 내 이식된 모든 줄기세포는 잠재적으로 종양을 만들 수 있으며, 이식 과정에서 환자의 감염과 이식 후 면역거부 등의 부작용도 고려해야 한다. 따라서 줄기세포 생산은 임상 적용이 가능한 높은 수준의 품질 관리가 요구된다.

일반적으로 세포 치료에 활용되는 세포주들은 STR Genotyping을 역분화에 활용한 체세포 단계에서 한 번, 역분화 후 적립된 세포주 초기 단계에서 한 번, 그리고 세포주의 Master Banking 단계에서 한 번 수행해 최소 3번의 확인을 거친다. 이로써 세포주의 정체성(identity)에 변화가 없다는 것을 확인해야 한다.

살아있는 세포는 그 자체로 멸균 기능이 떨어지기 때문에 생산 과정에서 미생물의 오염이 우려된다. 따라서 생산 단계에서 여러 종류의 미생물 오염을 확인해야 한다. 다행히 박테리아성 세균이나 진균류를 검사하는 방식은 오랜 시간 정립되어 왔기 때문에 이에 대한 가이드라인이 잘 갖춰져 있는 편이다.

최근에는 줄기세포 치료제를 개발하는 바이오 기업들이 안전성과 효율성을 극대화한 새로운 기술로 차세대 줄기세포 치료제 개발에 나서고 있다.

메디포스트는 2세대 줄기세포 치료제 플랫폼인 ‘스멉셀’(SMUP-Cell)을 이용해 주사형 골관절염 치료제 ‘SMUP-IA-01’과 당뇨병성 신증 치료제·폐질환 치료제 ‘SMUP-IV-01’을 개발하고 있다.

스멉셀 배양공정은 작은 크기의 고효능 줄기세포를 선별해 줄기세포 특성을 유지하는 배양법을 적용함으로써 바이오리액터를 통해 대량 생산이 가능하다. 또한, 해동했던 제품을 다시 냉동할 수 있어 보관 및 유통 문제도 해소할 수 있다.

강스템바이오텍은 플랫폼 기술 셀럽(SELAF)을 이용해 중등도 이상의 만성 아토피 피부염 환자를 대상으로 한 치료제 ‘퓨어스템-AD 주’와 중등도 이상의 류마티스 관절염 환자를 대상으로 한 치료제 ‘퓨어스템-RA 주’를 개발 중이다.

셀럽은 태아의 탯줄과 태반에 있는 탯줄 혈액인 제대혈 내 극소량 존재하는 줄기세포를 순도 95% 이상으로 분리한 후 동결 제형으로 대량 생산하는 플랫폼 기술이다.

차바이오텍은 배아줄기세포를 이용해 중간엽 줄기세포를 제조하는 방법으로 치료제를 개발하고 있다. 이 기술은 중간엽 줄기세포를 만들 때 배아줄기세포로부터 직접 분화법을 이용해 제조 기간을 50% 단축하고, 유전적 안정성을 높게 유지해 효율을 향상한다.

이 기술로 배아줄기세포를 이용해 중간엽 줄기세포를 만들면 돌연변이 확률을 낮추고 세포 노화를 늦출 수 있어, 유전적으로 안정성이 확보된 세포치료제를 개발할 수 있다. 또한, 배상체 형성 단계가 없어 제조공정이 단순하고, 균일한 품질의 세포를 만들 수 있다.

차바이오텍은 현재 탯줄 유래 중간엽 줄기세포를 이용해 퇴행성 요추 추간판에 의한 만성 요통 치료제 ‘CordSTEM-DD’, 뇌졸중 치료제 ‘CordSTEM-ST’, 아셔만증후군 치료제‘CordSTEM-AS’, 중증호흡기질환 치료제 ‘CordSTEM-ARDS’ 등과 배아줄기세포 유래 조기난소부전 치료제 ‘ES-MSC’, 황반변성 치료제 ‘hESC-RPE’, 스타가르트병 치료제 ‘hESC-RPE’ 등을 개발 중이다.
 
최근에는 줄기세포 엑소좀을 활용한 치료제 개발에도 많은 기업이 뛰어들고 있다. 줄기세포 엑소좀은 줄기세포 치료제와 효과는 유사하지만, 보관이 편리하고 대량 생산이 가능해 수백만 원에 달하는 줄기세포보다 효율적인 데다가 부작용 우려도 적다.

엑소좀을 활용하면 항암치료 외에도 당뇨, 파킨슨병, 알츠하이머 등 세포의 문제로 생기는 질병은 모두 조기 진단이 가능해질 전망이다.

바이오 업계 관계자는 “줄기세포는 재생 의학에 커다란 변화를 주었다. 과거 세포에 대한 인식은 수정에서 시작되는 발생부터 탄생에 이르기까지 단순히 수동적인 존재였으나, 이제는 인간의 기술을 통해 재창조할 수 있게 되었다. 특히, 최근 급속도로 발전하고 있는 유전자 교정(Gene Editing) 기술은 줄기세포의 잠재력을 상당 부분 일깨워주고 있다”라며 “ 기술적인 문제로 아직 치료에 적용하는 건 무리지만, 향후 다양한 세포치료제를 생산하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 다만, 이러한 가능성을 현실화해 우리 실생활을 이롭게 하기 위해서는 여러 제도와 법이 함께 발전해야 할 것”이라고 말했다.

출처 : 바이오타임즈(http://www.biotimes.co.kr)