㈜코엔바이오, 세계 최초 토종미생물 이용 방사능물질 제거 기술 확보

입력2021.02.23 12:10 수정2021.02.23 12:10

자본금 15억원에 불과한 비상장 바이오벤처기업인 ㈜코엔바이오(대표 염규진)가 인류의 오랜 숙제인 방사능물질 제거에 한걸음 다가가는 쾌거를 이뤘다.

㈜코엔바이오는 최근 특허청으로부터 우리나라의 전통 발효음식과 자연계에 존재하는 토종 미생물을 활용하여 방사능 오염물질인 세슘의 반감기를 자연상태보다 100배 이상 빠른 속도로 제거하는 원천기술과 관련한 특허를 취득했다.

현재의 과학으로는 반감기가 30년인 세슘의 반감기를 인위적으로 줄이기 불가능한 점을 감안할 때, 동 특허가 상용화될 경우 인류의 오랜 숙제인 방사능 오염문제의 근본적인 해결을 위한 하나의 전기가 될 것으로 기대되고 있다.

특허 내용에 따르면 세슘을 초고농도인 50,000 베크렐(Bq.)로 오염시킨 오염수에 토종 미생물 11종을 투입하여 세슘 오염수와 반응시킨 다음, 감마선량의 저감율을 측정하여 세슘의 반감기를 예측한 결과 세슘의 반감기가 30년에서 108일로 자연상태보다 약 100배 이상 빠른 속도로 줄어드는 것으로 나타났으며, 무기염과 이중수소(Deuterium)를 첨가할 경우 효율이 더욱 높아지는 것으로 알려졌다.

또한 공생관계에 있는 다양한 토종 미생물들은 고준위 방사선에서도 잘 생존할 뿐만 아니라, 산화·환원 반응에 관계된 효소들을 분비하는 미생물들이 방사능 물질을 처리하는 능력을 갖게 되면서 유해한 방사능 원소가 원래 자연계에 존재하는 다른 종류의 안전한 비방사능 원소로 자연상태보다 빠르게 바뀌는 일종의 생물학적 원소변환이 일어난다고 한다.

코엔바이오 관계자는 “자연계에 존재하는 복합 미생물 균주를 활용하여 세슘의 반감기를 자연상태보다 약 100배 이상 빠른 속도로 줄임으로써 폐원전이나 공장, 병원, 폐광 등에서 발생하는 방사능 물질의 영구적이고 근본적인 처리가 가능할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

또한 “내방사선 토종 미생물들의 복합작용을 활용하여 방사능 물질을 자연상태의 비방사능 물질로 빠르게 전환시키는 메커니즘을 세계 최초로 입증하였으며, 이 기술은 향후 생태계 회복에도 많은 기여를 할 수 있을 것으로 예상한다”며 강한 자신감을 보였다.

한편, 특허에 활용된 미생물 균주 등을 이용한 방사선 차단실험 결과, 납보다 효과가 좋은 것으로 나타나, 병원, 공장 등에서 착용하는 방사선 차폐복 제조 시에도 무거운 납을 대체할 수 있을 것으로 보여 앞으로 산업적 확장가능성이 높을 것으로 기대하고 있다.

㈜코엔바이오 염규진 대표는 앞으로 추가적인 실증실험 및 현장테스트 등을 통하여 방사능 물질 처리에 관한 기술의 완결성 확보와 함께, 탈모치료 및 간·장기능 개선, 당뇨, 혈당치료 등 다양한 천연 신약물질 개발에 노력할 계획임을 밝혔다.

한경닷컴 뉴스룸 open@hankyung.com

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"면역항암제 판도 바꿀 혁신 신약 곧 임상…바이오업계 구글 되겠다"

“창업 3년밖에 안 된 바이오벤처가 쑥쑥 크는 것을 보고 글로벌 빅파마(초대형 제약사)들도 비상한 관심을 보입니다. 기존 면역항암제의 패러다임을 바꿀 융합단백질 기술이 조명받고 있어서죠. 글로벌 정보기술(IT) 맹주인 구글처럼 글로벌 바이오산업을 이끄는 기업으로 키워내겠습니다.”바이오벤처 지아이이노베이션 창업자인 장명호 대표(52)가 밝힌 포부다. 지아이이노베이션은 항체가 아니라 이중융합단백질을 활용해 기존 면역항암제보다 더 강력한 항암제를 개발하고 있다. 다국적 제약사들이 눈독 들이는 이유다.이 회사의 공동대표 체제도 업계에서 화제다. 장 대표는 후보물질을 개발한 기초과학자다. 연구개발(R&D)과 경영 전반을 챙긴다. 2년 전 합류한 남수연 대표(54)는 임상전략 및 사업개발 전문가다. 의사 출신인 남 대표는 로슈 BMS 등 다국적 제약사와 유한양행 연구소장을 거쳤고 메드팩토 네오이뮨텍 제노스코 등 바이오기업의 임상 전략을 짠 이 분야 최고 전문가 중 한 사람이다. 공격적이면서 남다른 임상 전략은 그에게서 나온다. 두 사람은 사석에서 우연히 만나 의기투합했다.“간절함이 찾아낸 신약 물질”인천 부평고를 나와 한양대에서 생화학을 전공한 장 대표는 GC녹십자 목암생명과학연구소에서 선임연구원을 지냈다. 이때부터 장 점막으로 면역 연구를 시작했다. 그러다 일본 오사카대로 유학을 떠났다. 세계 최고 면역학자들의 가르침을 받기 위해서였다. “2010년 글로벌 시장조사기관 레피니티브(옛 톰슨로이터)가 면역학 연구 세계 1위 대학으로 꼽았을 만큼 명성이 높았죠. 류머티즘 관절염 치료제 악템라도 이곳에서 개발이 시작됐어요.”6년 만에 박사 학위와 박사후연구원을 마친 장 대표는 오사카대 교수로 전격 채용됐다. 그는 T세포와 수지상세포 분야의 세계적 연구자로 평가받았다. 그가 쓴 60여 편의 논문은 7000건 이상 인용됐다. 면역대사 연구 분야에서 세계 10위권에 드는 인용 건수다.장 대표가 창업의 꿈을 구체화하기 시작한 것은 국내 바이오업계의 대부격인 성영철 제넥신 회장을 만나고서다. 제넥신의 신약 개발을 돕던 그는 2017년 7월 지아이이노베이션을 세웠다. 직접 신약을 만들고 싶어서였다. 적금을 깨고 집을 팔아 마련한 3억원이 종잣돈이었다.이 회사의 주력 파이프라인(후보물질)인 ‘GI-101’의 발굴 과정은 다소 극적이다. “창업 초기였어요. 기초단계의 300여 개 후보물질을 놓고 뭘 개발할까 고민하던 때였죠. 막막했어요. 그러던 어느 날 꿈을 꾸듯 아이디어가 번뜩 떠올랐어요. 두 가지 상반된 기전으로 동시에 암세포를 잡는 것이었죠. 눈이 번쩍 뜨이더군요. 곧바로 비슷한 특허가 있는지부터 확인했죠. 다행히 아무도 비슷한 접근을 하지 않았더군요.”‘환상의 짝꿍’ 만나다GI-101은 사람 몸속에 있는 리간드(수용체와 같은 큰 분자에 특이적으로 결합하는 물질)인 CD80과 면역세포 활성화를 돕는 인터류킨2를 레고 블록처럼 쌓아 만든 인공 융합단백질(IgG4 Fc)이다. 세계에서 유일한 구조의 항암 후보물질이다.작용 기전은 두 가지다. 첫째는 융합단백질에 붙어 있는 CD80으로 CTLA-4를 무력화하는 것이다. 면역세포인 T세포 표면에 있는 단백질 CTLA-4는 T세포의 활성화를 억제하는 역할을 한다. 면역세포의 과잉 반응을 조절하는 일종의 브레이크다. GI-101은 CD80이 CTLA-4에 달라붙어 CTLA-4가 제 역할을 하지 못하게 한다. T세포가 암세포를 공격하는 데 걸림돌을 없애는 방식이다. 다국적 제약사 BMS의 면역항암제 ‘여보이’와 비슷하다.둘째는 면역세포 활성화 기능이다. 암 환자의 상당수는 각종 항암요법 등으로 면역세포 수가 크게 줄었거나 제 역할을 하지 못한다. GI-101은 돌연변이 아미노산인 인터류킨2 변이체를 통해 T세포가 왕성하게 활동하도록 유도한다. 장 대표는 “GI-101은 기존 항암제 2개를 동시에 쓰는 효과를 낸다”고 설명했다.GI-101의 효능은 기존 면역항암제를 압도한다는 게 회사 측 설명이다. 원숭이 실험에서 면역세포가 80배까지 증식했다. 인간화 마우스 실험에서는 항암 효과가 다국적 제약사 MSD의 면역항암제 ‘키트루다’와 비슷했다. 키트루다와 병용했더니 완치도 늘었다. 남 대표는 “기존 면역항암제는 몸속에 없는 항체를 쓰다보니 실제 몸속에서 제대로 작동하지 않는 경우가 잦다”며 “GI-101은 몸속에 있는 리간드를 활용하기 때문에 훨씬 더 잘 작동한다”고 강조했다.이 회사의 주력 파이프라인이 처음부터 GI-101이었던 것은 아니다. 장 대표는 창업 당시 제넥신 자회사인 프로젠에서 도입한 아토피 및 알레르기 치료제 ‘GI-301’ 개발에 우선순위를 두고 있었다.묻혀 있던 보석을 끄집어낸 이는 남 대표였다. “해외 학회와 전시회 등에 가보니 항암제 개발을 마냥 미뤄선 안 되겠다 싶더군요. 개발 경쟁이 갈수록 심해지는데 비슷한 기전의 후보물질이 나오지 않는다는 보장이 없으니까요. 그래서 장 대표에게 GI-101 개발을 서두르자고 제안했죠.”“미국·한국서 본격 임상 시작”지아이이노베이션은 다음달 한국과 미국에서 암환자 450명을 대상으로 GI-101의 임상 1·2상 시험을 시작한다. 국내에서는 서울아산병원 신촌세브란스병원 원자력병원 등에서 임상이 진행된다. 임상은 네 가지 방식으로 이뤄진다. △GI-101만 투여하는 단독요법 △11개 적응증을 대상으로 다국적 제약사의 면역항암제와 병용 투여 △신생혈관생성억제제와의 병용 임상 △방사선치료와의 병용 임상 등이다. 남 대표는 “암이 워낙 ‘똑똑하기’ 때문에 항암제는 다양한 기능을 갖추는 게 중요하다”며 “GI-101이 가진 장점을 극대화하기 위해 다양한 임상 설계를 했다”고 설명했다.GI-101이 최근 항암제 개발 트렌드와 맞아떨어지는 것도 강점으로 꼽힌다. 인터류킨2, 인터류킨10 등 사이토카인 약물과 면역항암제 병용이 각광받고 있어서다. 사이토카인 약물의 몸값도 천정부지로 뛰고 있다. 다국적 제약사 사노피는 지난해 말 인터류킨2 후보물질을 가진 신소릭스를 3조원에 인수했다. BMS는 넥타세러퓨틱스의 사이토카인 후보물질을 4조원에 사들였다. 남 대표는 “기존 면역항암제에 사이토카인 약물을 병용하면 완치율이 10%를 넘어선다”며 “미국 식품의약국(FDA)이 패스트트랙으로 지정했을 정도로 관심이 많다”고 했다.GI-101은 다국적 제약사 여러 곳에서 러브콜을 하고 있다. 하지만 당장은 기술이전 계획이 없다. 지난해 말 중국 제약사 심시어에 중국 판권만 9000억원에 넘겼다. 남 대표는 “약물 가치가 충분히 높은 만큼 임상을 최대한 진행해 기술이전 가치를 극대화할 계획”이라고 했다.지아이이노베이션은 GI-301을 조만간 기술수출할 계획이다. 오는 9월 국내 임상에 들어가는 GI-301은 핏속의 면역글로블린E(IgE)를 없애는 약이다. 두드러기, 아토피 등을 유발하는 염증을 차단해준다. 기존 치료제인 졸레어보다 약효가 50배 이상 강하다는 게 회사 측 설명이다. 남 대표는 “졸레어로 치료가 어려운 환자에게도 효과를 낸다”며 “만성 두드러기 질환 치료의 세계적 권위자인 마르크스 마우어 독일 차리테 의대 교수가 임상에 참여하기로 하는 등 해외에서 주목하고 있다”고 했다.지피지기 전략 통하다부산 출생인 남 대표는 연세대 의대 6년 동안 줄곧 수석을 차지한 수재다. 연세대 의대 출신 여성으로는 처음으로 교수(내분비내과)에 임용됐지만 2년 만에 사표를 내고 로슈, BMS 등에서 신약 개발 경력을 쌓았다. 임상의사보다는 연구가 더 체질에 맞는다는 판단에서였다. 유한양행에서는 연구소장을 맡아 항암제 레이저티닙의 기술수출에 주도적 역할을 하기도 했다.이런 이력은 지아이이노베이션이 일찌감치 다국적 제약사들의 눈도장을 받는 데 큰 힘이 됐다. 남 대표는 “다국적 제약사에 근무한 경험 때문에 이들과 어떤 방식으로 소통하는 게 효과적인지 체득했다”며 “해외 학회나 전시회 등에서 다국적 제약사들의 구미가 당기도록 연구 결과를 소개한 것이 주효했다”고 설명했다.지아이이노베이션이 임상에 속도를 내게 된 것은 삼성바이오로직스의 도움이 컸다. 세계 최초로 만든 이중융합단백질 양산이 큰 고비였지만 삼성바이오로직스 덕분에 난제를 풀었다. 남 대표는 “미국 유럽 등에서 인정하는 품질 높은 시약을 대량 생산할 수 있는 길을 터줘 발빠르게 대규모 국내외 임상을 시작할 수 있게 됐다”고 했다.“바이오벤처 허브 될 것”지아이이노베이션은 3개 관계사를 거느리고 있다. 바이오 스타트업답지 않은 확장력이다. 800여 종의 균주를 보유한 국내 유산균 생산 1위 업체인 메디오젠을 올초 인수했다. 마이크로바이옴 기반 신약 개발을 하는 지아이바이옴도 자회사로 두고 있다.항암세포치료제 개발사인 지아이셀도 2년 전 세웠다. 지아이셀의 면역세포 증식 기술은 압도적이다. 미국 페이트세러퓨틱스 등 경쟁사는 25일 동안 적게는 6배, 많게는 150배 정도 면역세포를 증식시키지만 이 회사는 6000배까지 가능하다. 배양에 쓰는 조성물 기술 덕분이다. 장 대표는 “융합단백질, 마이크로바이옴, 세포치료제 등 다양한 접근 방식으로 항암제를 개발하겠다”고 했다.지아이이노베이션 관계사들은 경기 성남에 300억원을 들여 동물실험 연구소와 공장을 마련했다. 내년 코스닥시장 상장도 준비 중이다. 조만간 기술특례상장 심사 신청을 할 예정이다.박영태 기자 pyt@hankyung.com
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"단백질 구조 분석해 신약 개발…고지혈증·폐렴 약물 확보"

“새로운 약물 표적 단백질에 작용하는 화합물을 발굴하는 업체가 미래 신약 시장을 선점할 겁니다. 약물 표적 단백질의 구조와 기능을 규명해 내성을 억제하는 새로운 항생제를 개발하겠습니다.”이봉진 마스터메디텍 대표(사진)는 24일 “인체에서 약물이 표적할 수 있는 단백질이 5000~1만 개로 추정되지만 현재 약 450개만 약물 표적 단백질로 쓰이고 있다”며 이렇게 말했다. 이 대표는 2013년부터 6년간 서울대 약대 학장을 지낸 학계 권위자다. 보건복지부에선 신약 개발 구조정보 통합연구센터장으로 일하기도 했다. 단백질 구조 분석에 기반해 저비용으로 신약 후보물질을 발굴하겠다는 목표로 지난해 사업에 뛰어들었다.이 대표의 주 연구 분야는 ‘막단백질 구조 분석’이다. 막단백질은 세포막에 파묻혀 정보 전달에 관여하는 단백질이다. 세포 내부의 신호물질을 외부로 수송하거나 외부에서 들어온 신호물질을 받아들이는 통로 역할을 한다. 기존 신약 후보물질 발굴 방식은 저분자 화합물들을 약물이 작용할 단백질에 일일이 대조하는 식으로 후보물질들을 선별했다. 반면 이 회사는 막단백질 구조를 분석해 이 막단백질에 달라붙는 저분자 약물을 합성한다. 처음부터 표적할 막단백질에 맞는 화합물들을 골라 만들어내는 셈이다.이 대표는 “이 방법으로 약물을 설계하면 기존 방식에 비해 합성할 화합물 수를 1000분의 1까지 줄일 수 있다”고 설명했다.마스터메디텍은 막단백질 구조 분석에 기반한 신약을 개발 중이다. 막단백질의 일종인 NSDHL 단백질에 달라붙어 콜레스테롤 생성을 억제하는 약물이다. 고지혈증 치료제로 쓰이는 스타틴 계열 약물과 표적하는 단백질이 달라 근육통, 불면증 등 기존 약물의 부작용을 해소할 수 있다는 게 이 대표의 설명이다.마스터메디텍은 균 속 독소를 활성화해 균의 자살을 유도하는 방식인 결핵·폐렴 치료 후보물질의 특허 등록을 마쳤다. 혈관 생성에 관여하는 단백질 ARD1의 활동을 억제하는 간암 치료제도 개발할 계획이다. 미국 길리어드의 혈액암 치료제 ‘이델라리시브’를 간암 치료제로 활용하는 임상 2상 시험도 준비하고 있다.이 대표는 “3분기 내 100억원가량의 투자 유치를 계획하고 있다”며 “직원을 10명 이내로 두고 외부에 임상을 맡기거나 공동연구를 추진해 사업을 효율화하겠다”고 했다.이주현 기자 deep@hankyung.com