피부 오가노이드 개발을 주도한 강경선 강스템바이오텍 의장(서울대 수의과대 교수)은 “피부 오가노이드 제작 기술을 가진 곳은 전 세계적으로 2~3군데밖에 안 된다”며 “기술적인 허들이 많아 진입장벽이 높지만, 장벽을 넘으면 시장성이 매우 큰 기술”이라고 말했다.
실제 생명공학정책연구센터의 분석 자료에 따르면 오가노이드 연구의 절반은 간과 장에 밀집돼 있고, 피부에 대한 연구는 미미한 상황이다.
평편한 피부 오가노이드, 약물 스크리닝부터 모낭 치료제까지
피부 오가노이드는 심각한 창상이나 화상을 입은 환자에게 이식하는 인공 피부로 개발될 가능성도 있지만, 현재 동물실험이 금지된 화장품업계에도 희소식이 될 것으로 보인다.
국내에서는 2017년부터 화장품의 안전성 및 효능을 시험하기 위한 동물실험을 전면 금지하고 있다. 대다수의 화장품 제조 기업은 인체 세포주를 이용해 안전성 시험을 대체하고 있지만, 실제 피부에서의 효과를 확인하기에는 한계가 있다. 피부 오가노이드에 대한 업계의 수요가 많았음에도 쉽게 개발되지 못했던 이유는 배양하기가 어려운 특성 때문이다.
오가노이드는 전분화능을 가진 유도만능줄기세포(iPSC)를 원하는 조직의 세포로 분화시키는 데에서 시작된다. 이때 조직마다 분화할 때 필요한 인자(factor)가 서로 다른데, 피부와 연골의 경우 비슷한 인자가 필요하다. 강 의장은 “피부 세포로 분화하는 과정에서 연골이 되는 경우가 많다”며 “우리와 유사한 연구를 하는 칼 코엘러 하버드대 교수도 이 문제를 가장 큰 허들로 꼽은 바 있다”고 말했다.
이번에 강스템바이오텍이 기술이전을 받은 피부 오가노이드 제조 기술에는 iPSC에서 피부 세포로만 분화할 수 있는 ‘핵심 인자(key factor)’에 대한 정보도 포함돼 있다. 현재 이 기술은 국내 특허출원과 PCT 국제출원을 신청한 상태다.
강 의장은 “이번 기술이전은 기존 강스템바이오텍이 보유하고 있던 아토피 치료제 파이프라인(퓨어스템 AD주)의 효능을 확인하고 높이는 과정에서 큰 시너지를 발휘할 것”이라고 말했다.
오가노이드 형태가 3차원 평면 형태라는 것도 주목할 점이다. 지금까지 개발된 피부 오가노이드는 모두 구 형태였다. 강 의장은 “실제 피부가 편평한 형태다 보니 구(球) 형태의 오가노이드는 세부 구조를 구현하는 데 한계가 있었다”며 “평면 오가노이드는 신경, 땀샘, 모낭, 피지선 등 부속기관을 모두 갖추고 있다”고 말했다.
이 회사는 신약 후보물질 효능평가를 위한 피부 대상 약물 스크리닝 플랫폼을 구축해 사업화할 계획이다. 강 의장은 “아토피피부염, 홍조, 노화 등 다양한 피부 질환 모델을 출시할 계획”이라며 “모낭이 자라나는 것을 확인했기 때문에 장기적으로는 탈모 치료제로도 개발할 예정”이라고 말했다.
인공장기 이식의 혈전생성 문제 극복, 표적 장기 확장할 것
강스템바이오텍은 피부 오가노이드를 시작으로 췌장, 근육 등 다양한 장기 오가노이드까지 연구를 확장할 계획임을 밝혔다. 이를 위해 강스템바이오텍은 지난 8월 인공장기 제조 기술에 대한 기술이전 계약도 함께 체결했다.
인공장기 이식의 문제점으로 거론되는 혈전생성 문제를 해결했다는 점, 인공장기의 뼈대가 되는 인공지지체(스캐폴드)의 내구성을 강화했다는 점이 기존 기술과의 차별점이다. 장기가 제 기능을 하기 위해서는 혈관 내피 세포가 제자리를 잘 잡아야 한다. 기존에는 혈관 내피 세포에 항체를 결합해 혈관을 찾을 수 있도록 했지만, 문제를 모두 해결하지는 못했다.
강스템바이오텍은 압타머*를 이용해 이 문제를 극복했다. 항체를 이용할 경우 50%대에 머물렀던 생착률은 압타머를 이용하자 70%대까지 높아졌다.
또 스캐폴드에 그래핀을 코팅해 엘라스틴 등 구조를 유지하는 데 필요한 단백질들이 제자리를 잡을 수 있도록 했다. 그래핀이 일종에 접착제 역할을 한 것. 구조 유지 단백질은 결국 스캐폴드의 내구성 강화로 이어지기 때문에 핵심 기술 중 하나다. 국내와 국제 특허출원도 이미 마친 상태다.
강 의장은 “인공장기를 치료제로서 개발하기 위해서는 반드시 해결해야 할 문제”라며 “향후 강스템바이오텍의 오가노이드 파이프라인을 확장시키는 기반 기술이 될 것”이라고 말했다.
*(용어설명) 압타머는 특정 분자에 특이적으로 강하게 결합하는 핵산으로, 항체와 유사한 기능을 하지만 크기가 좀 더 작다.
강스템바이오텍
설립일 2010년 10월
상장 여부 코스닥 상장
주요 사업 생물학적 제제 제조업
시가총액 1276억 원(11월 5일 종가 기준)
"제대혈 유래 줄기세포 파이프라인에서 맞춤의료로 사업영역 확장"
by 서유미 NICE평가정보 책임연구원
강스템바이오텍은 동종유래줄기세포 치료제 외에 환자 맞춤형 줄기세포 기술을 개발하고 있다. 환자 맞춤 줄기세포치료제 기술을 기반으로 인체 장기와 유사한 구조, 세포 구성 및 기능을 보유한 오가노이드 구현을 위한 장기적 기술개발이 이뤄지고 있다. 제대혈 유래 줄기세포의 대량생산이 가능한 기술력과 국내 최대 규모의 KGMP 시설을 보유하고 있어 오가노이드를 포함한 맞춤의료로 사업 확장이 기대된다.
최지원 기자
*이 기사는 <한경바이오인사이트> 매거진 2021년 11월호에 실렸습니다.
