'유사 장기'로 난치성질환 정복…진화하는 오가노이드

• 오가노이드·넥스트앤바이오 등 국내 바이오 개발나서
• 항암제·뇌질환 등에서 새로운 타깃 후보물질 발굴

[데일리팜=손형민 기자] 장기유사체 오가노이드의 활용도가 난치성질환 영역까지 확대되고 있다. 오가노이드는 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기유사체로, '미니 장기', '유사 장기' 등으로 불린다.

오가노이드는 인체 장기의 기능을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 장기에서 발생할 수 있는 다양한 질환의 특성까지 모사할 수 있다. 이를 통해 신약개발 및 질병치료와 인공장기 개발 등의 목적으로 활용이 가능하다.

국내 제약바이오업계는 오가노이드를 활용해 난치성 질환으로 여겨지는 항암신약, 뇌질환신약 등에 도전장을 내밀었다.

오가노이드 활용도 극대화…임상에서 대거 적용나선다

27일 관련 업계에 따르면 그래디언트 바이오컨버전스는 최근 HLB바이오스텝과 암 환자 유래 오가노이드(patient-derived organoid, PDO) 이식 동물 모델 공동 연구 계약을 체결했다. 이번 업무협약으로 양사는 암 환자 유래 오가노이드를 마우스에 이식할 수 있는 생산 라인을 구축한다.

폐암, 대장암, 위암 등 다양한 암에 대한 오가노이드 마우스 모델을 제작해 글로벌 전임상 시험 분야에서 입지를 구축하겠다는 게 양사의 목표다.

그래디언트 바이오컨버전스는 HLB바이오스텝뿐만 아니라 신테카바이오 등과 협력해 오가노이드 활용 항암신약을 개발 중이다.

그래디언트 바이오컨버전스는 오가노이드 뱅크와 자체 개발한 AI 알고리즘을 융합해 신규 항암 타깃을 발굴한다. 최근 이 회사는 미국에서 발굴한 유전자 치료제 디스커버리 결과와 오가노이드 기반의 유전자 치료제 안정성 평가 플랫폼과 유도만능줄기세포(iPCS)를 활용한 희귀 질환 질병 모델링 플랫폼을 소개하기도 했다.

유전자 교정 기술을 사용한 유전자 치료제는 표적 DNA 외의 유전자를 편집하는 ‘오프타깃 효과'를 유발해 암 유전자를 활성화시키거나 생식세포까지 편집할 수 있다. 그래디언트 바이오컨버전스가 구축한 700종 이상의 암환자 유래 오가노이드는 정상 오가노이드를 페어로 보유하고 있어 약효 평가는 물론 안정성 평가까지 수행할 수 있는 특징이 있다.

이와 함께 그래디언트 바이오컨버전스는 PDO 뱅킹 시스템과 AI 기반의 신약 타깃 발굴 플랫폼에 주력하여 사업 확장에 나서고 있다. 지난 2월에는 미국의 스트랜드 테라퓨틱스(Strand Therapeutics)와 차세대 메신저리보핵산(mRNA) 치료제를 위한 개발을 시작했으며, 닥터노아바이오텍과는 적합한 동물 모델이 없어 연구 개발에 어려움을 겪고 있는 희귀질환 치료제 개발을 위해 협력한다. 같은 달 싸이토젠과도 순환종양세포(CTC) 기반의 오가노이드 제작을 위한 업무협약을 체결한 바 있다.

그래디언트 바이오컨버전스는 800여 종의 PDO 뱅킹을 구축하고, 이를 신약개발 및 약효평가 등에 활용한다. 그래디언트 바이오컨버전스가 수립한 각각의 PDO는 차세대염기서열(NGS) 및 약물반응성 등의 특성 정보와 함께 축적되며, 자체 개발한 AI 알고리즘은 다양한 환자의 입체적인 정보를 통합해 혁신 항암 타깃을 발굴한다.

뇌질환 영역에서도 오가노이드 활용

오가노이드는 항암신약 외에 뇌질환 영역에서도 활용되고 있다.

넥스트앤바이오는 지난 2월 뇌질환 신약 개발 기업인 소바젠과 뇌 오가노이드를 활용한 난치성 치료제 개발에 나섰다. 소바젠은 뇌전증 치료제 SVG101 등 다양한 뇌질환을 타깃하는 신약개발 임상을 진행하고 있다.

넥스트앤바이오는 소바젠이 개발 중인 뇌질환 치료 약물의 효능을 평가하기 위해 유도만능줄기세포(iPSC)에서 유래한 뇌 오가노이드를 활용할 방침이다. 유도만능줄기세포는 피부세포와 동일한 체세포가 배아줄기세포와 같은 역할을 할 수 있게 한다.

이 회사에 따르면 배아줄기세포에서 뇌가 형성되는 과정을 유도만능줄기세포에 재현하는 방식으로 뇌 오가노이드를 배양할 수 있다.

오가노이드사이언스는 오가노이드 재생치료제 개발에 뛰어들었다. 오가노이드 기반 재생치료제는 손상 조직 내 생착 및 분화에 의한 직접 조직 재생이 가능하다. 이 치료제는 줄기세포에서 분비되는 성장인자와 사이토카인으로 간접적 재생 효과가 나타나는 1세대 재생치료제 대비 차별성을 가져갈 수 있다.

이 회사는 오가노이드 기반 물질평가 플랫폼 ‘ODISEI’를 보유하고 있다. 해당 플랫폼은 암, 뇌질환 및 감염병을 비롯한 대부분의 질병에 대응하는 신약의 효능을 정확하게 평가할 수 있다.

이를 통해 오가노이드사이언스는 장, 침샘, 간, 자궁내막 등 장기와 질환별 오가노이드 모델을 기반으로 난치성 질환 치료제를 개발 중이다.

오가노이드사이언스는 해당 플랫폼을 통해 재생치료제 후보물질 ‘ATORM’을 도출해 냈다. 장 오가노이드 치료제 ATORM-C는 연내 임상1상 진입을 목표하고 있다. 또 침샘 오가노이드 치료제 ATORM-S, 간 오가노이드 치료제 ATORM-L 등도 개발이 진행되고 있다.