쏟아지는 항암제 신무기…癌 정복도 '미션 파서블'
(6) 암 치료 패러다임을 바꾼 ADC
ADC 세계 1위
日 다이이찌산쿄
암환자 생존 기간
두 배가량 늘려
방광·위암 등 확대
세계 135조 투자
최근 일본 제약사 다이이찌산쿄의 신약 개발 컨트롤타워인 도쿄 시나가와 연구개발(R&D) 센터를 찾았다. 암과의 싸움을 이끄는 최전방 공격수를 만나기 위해서다. 이곳 연구진은 특정 유방암 환자 생존 기간을 두 배가량 늘린 항체약물접합체(ADC) 신약 ‘엔허투’로 항암제 패러다임을 바꿨다. 위암, 방광암, 췌장암으로 적용 범위를 넓히고 있다. 와타루 다카사키 다이이찌산쿄 연구개발본부장은 “ADC는 인류가 암을 정복하는 데 큰 무기가 될 것”이라며 “차세대 ADC는 물론 이중항체, 메신저 리보핵산(mRNA) 등 질병 맞춤 치료법을 개발하고 있다”고 했다.
다이이찌산쿄는 세계 ADC 시장 1위다. 단백질분해제(TPD), 세포치료제 등으로 암 정복도 ‘미션 파서블’ 시대를 열 것으로 내다봤다. ADC 기술 전쟁은 이미 시작됐다. 지난해 세계 제약·바이오기업이 ADC 기술 확보에 지출한 비용만 135조원에 이른다.
도쿄=이지현 기자 bluesky@hankyung.com
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미래학자 레이 커즈와일은 2030년 혈구 크기의 아주 작은 로봇이 암을 비롯한 각종 질병을 치유해 영생불멸이 가능한 세상이 올 것이라고 예견했다. 암 진단과 치료에 활용할 수 있는 마이크로로봇이 이런 미래를 현실화하고 있다.31일 업계에 따르면 미국 바이오 스타트업 바이오넛은 약물전달체 역할을 하는 마이크로로봇의 임상 1상을 올해 말 시작할 계획이다. 마이크로로봇을 치료에 활용하는 세계 첫 임상시험이다. 이들이 개발한 마이크로로봇은 암세포나 중추신경계에 도달해 약물을 투여하거나 생체 검사를 위해 조직을 채취할 수 있다. 마이클 슈피겔마허 바이오넛 대표는 “(기존 치료법은) 환자 몸에 약물을 융단폭격하는 것”이라며 “마이크로로봇은 뇌 깊숙이 있는 표적에 약물을 직접 전달할 수 있다”고 말했다.마이크로로봇은 약물 투여 정확도를 크게 개선할 수 있다. 약물 부작용은 많은 경우 약물이 원하는 위치가 아닌 다른 곳에 작용해 발생한다. 독성이 문제가 되는 항암제 분야에 마이크로로봇을 활용하면 세포치료제나 항체약물접합체(ADC) 등 최신 치료 접근법보다 더 큰 효과를 낼 수 있을 것으로 기대된다. 세계적 석학인 브래들리 넬슨 스위스 취리히공대 교수는 지난해 학술지 ‘사이언스’에 “신약 후보물질 중 30%는 독성으로 임상에 실패하는데 대부분 약물전달 방법이 잘못돼 발생한다”며 “마이크로로봇은 독성으로 쓰지 못한 약물을 재사용할 가능성을 제시한다”고 설명했다.마이크로로봇을 원하는 위치까지 정확하게 조종하기 위한 아이디어도 다양하다. 대부분은 자기장을 이용한다. 중국 국립과학원 연구진이 개발한 물고기 모양 마이크로로봇은 자기장에 따라 혈관을 타고 움직이다가 암세포에 도달하면 입 부분에 있는 약물을 방출한다.온도를 조절할 수도 있다. 미국 노스웨스턴대 연구진이 개발한 마이크로로봇은 형상기억합금으로 제작됐다. 바늘구멍을 통과할 만큼 작은 꽃게 모양 로봇이 온도에 따라 다리를 앞뒤로 움직이며 이동한다. 연구진은 이 로봇을 암 치료나 혈관 청소 등에 활용할 수 있다고 했다. 사람 세포로 만든 마이크로로봇도 나왔다. 지난해 11월 미국 터프츠대 연구진이 공개한 ‘앤트로봇’은 인간의 상피세포로 만들어 일반 마이크로로봇보다 독성이 낮다.이영애 기자 0ae@hankyung.com
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세계 생물학 연구실에서 가장 폭넓게 활용되는 ‘헬라(HeLa)세포’는 불멸의 세포주로 불린다. 1951년 자궁경부암으로 숨진 미국 여성 헨리에타 랙스의 암 조직에서 채취한 지 70년이 지났지만 수만 번 분열을 반복하면서 아직도 증식을 멈추지 않고 있다. 세계 과학자들은 이 세포를 활용해 소아마비 백신, 인간면역결핍바이러스(HIV) 치료제 등을 개발했다. 일정 횟수만 분열·증식한 뒤 사멸하는 정상세포로는 불가능한 일이다.헬라세포는 암의 속성을 그대로 보여준다. 유전적 결함 탓에 돌연변이가 생긴 암세포는 강한 생명력을 지녔다. 공격적으로 여기저기 퍼지며 정상세포까지 망가뜨린다. 세포의 주인인 랙스의 삶도 마찬가지였다. 그는 말기 자궁경부암 진단을 받은 지 8개월 만에 31세의 나이로 세상을 떠났다. 암세포만 남아 죽지도 늙지도 않는 ‘불로불사’의 생명력으로 100세 넘는 생을 이어가고 있다. 암 정복이 쉽지 않은 이유다.과학자들은 무한히 증식하는 암세포의 비밀을 ‘텔로미어’에서 찾았다. DNA의 이중나선 끝부분에 있는 텔로미어는 염색체를 보호하는 안전모로도 불린다. 텔로미어가 길수록 세포 수명은 길어진다. 건강한 세포는 분열·증식할 때마다 텔로미어가 짧아진다. 계속 짧아지다가 보호 기능을 상실하면 주변 면역세포가 없애거나 스스로 죽는다. ‘세포 자멸’이다. 세포는 증식을 많이 하면 돌연변이가 생길 위험이 커진다. 불량품을 막기 위한 방어 기능이다.헬라세포와 암세포는 이와는 반대다. 텔로미어를 복구하는 텔로머라아제 효소가 만들어져 길이를 유지하도록 돕는다. 텔로미어가 짧아지지 않아 무한증식 가능한 세포로 인류 곁에 남아 있다는 의미다.이론적으론 암세포 유전자의 텔로미어를 단축시키면 암 수명을 줄일 수 있다. 다만 정상세포의 텔로미어는 건드리지 않고 암세포의 텔로미어만 건드리는 기술 개발이 쉽지 않다. 반대로 보면 이를 활용해 영생의 해답도 찾을 수 있다. 무한증식 속성을 활용하면 수명을 늘릴 수 있어서다.이지현 기자 bluesky@hankyung.com
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유도미사일처럼 악성세포 정밀타격…'꿈의 항암제'로 癌 정복 앞당긴다
일본 제약사인 다이이찌산쿄가 항체약물접합체(ADC)로 세계 의학계를 놀라게 한 것은 2022년이다. ‘암 올림픽’으로 불리는 미국종양학회(ASCO)에서 이 회사는 영국 아스트라제네카와 함께 유방암 신약 엔허투 연구 결과를 발표했다. 암 치료 패러다임을 바꾼 새 치료제 탄생에 수백 명의 의학자가 기립박수로 화답했다. ADC 항암제는 엔허투 전에도 있었다. 하지만 강한 독성 탓에 부작용을 관리하지 못해 활용에 한계가 있다는 평가를 받았다. ‘항암 미사일’이 암만 골라서 공격2년 전 암 올림픽에서 터져 나온 기립박수는 화학항암제, 표적항암제, 면역관문억제제로 이어지던 항암제 패권이 ADC로 바뀌는 신호탄이 됐다. ADC 시장의 글로벌 선두는 다이이찌산쿄다. 지난해 이 회사의 ADC 매출은 3조원에 달했다. 2028년엔 14조원으로 왕좌를 이어갈 것이란 평가다.1946년 2차 세계대전에 활용된 화학무기가 항암제로 변신한 뒤 과학자들의 관심은 ‘선택적 독성’이었다. 정상세포는 건드리지 않고 암만 공격해야 치료 효과를 극대화할 수 있다. ADC는 정확도와 살상력을 하나의 무기에 담았다. 암 수색꾼인 항체에 고리(링커)를 달아 암세포를 죽일 폭탄(약물)을 실어 나른다. ‘항암 유도미사일’이라고 부르는 이유다. 정상세포 영향 줄이고 침투력 강화다이이찌산쿄의 무기는 약물-항체 비율(DAR)이다. 통상 2~4개 정도 부착 가능한 약물을 8개로 늘렸다. 공격용 미사일이 두 배 이상 늘었다는 의미다. 항체와 약물을 연결하는 고리도 중요한 요소다. 항체가 암세포를 찾아갈 때까지 약물을 단단히 잘 붙잡고 있어야 한다.암세포 안으로 들어가면 고리가 끊어져 폭탄을 투하한다. 잘못 끊어져 혈관 속으로 퍼진 약물은 빠르게 사라져야 한다. 다이이찌산쿄는 이런 조건을 충족하기 위해 약물 반감기를 짧게 설계했다. 암에 투하한 폭탄이 주변부까지 함께 파괴하는 ‘방관자 효과’도 이 회사 ADC만의 특성이다. 와타루 다카사키 다이이찌산쿄 연구개발본부장은 “이런 조합이 강력하고 독창적인 ADC 프로토콜을 만들었다”고 했다.장기적으론 면역세포를 활용한 치료제에서 답을 찾을 것이란 전망이 나온다. 스위스 제약사 노바티스의 키메릭항원수용체(CAR)-T세포 치료제 킴리아는 혈액암 완치 시대를 열었다. 초기 투여 환자도 10년 넘게 재발 없이 장기 생존하고 있다. 면역 T세포가 암만 찾아 공격하도록 돕는다는 점에서 ADC와 유사하다. “유전자 편집·맞춤 백신 시대 열린다”암이 어디에 있든 공격할 수 있는 백신 개발도 한창이다. ‘맞춤형 조기 치료 시대’를 열 것이란 평가다. 핵심은 암에만 있는 특이 단백질인 신생항원이다. 미국 모더나는 정상세포와 암세포 유전자 서열을 인공지능(AI)으로 분석해 신생항원 발굴 역량을 높였다. 최대 34개 신생항원 정보를 담은 mRNA를 주사해 면역계에 ‘수배범’ 전단지를 배포한다. 악성 피부암인 흑색종, 치료제가 많지 않은 췌장암 등에서 가능성을 확인하고 있다.동물에서도 힌트를 얻고 있다. 덩치 크고 세포가 많으면 변이가 늘어 암 위험도 증가할 것이란 게 과학계 상식이었다. 하지만 코끼리의 암 사망률은 3%로 사람(22%)보다 낮다. ‘페토의 역설’이다. 차이는 망가진 DNA를 복구하는 ‘TP53’. 사람에겐 한 쌍뿐인 이 유전자를 코끼리는 20쌍 갖고 있다. 유전자 편집을 활용한 암 정복 시도가 이어지는 이유다.전문가들은 장기적으로 암이 ‘만성질환’처럼 공생하는 방향으로 정복될 것이라고 예상한다. 암의 증식과 전파를 억제하면 기대수명만큼 살 수 있어서다.도쿄=이지현 기자 bluesky@hankyung.com
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