국내 연구진이 난치성 장 질환 치료를 위한 인간 장 오가노이드 재생치료제 기술을 민간 기업에 이전하며 상용화에 본격 나선다.

 * 오가노이드(Organoid): 줄기세포로 실험실에서 만든 3차원 ‘작은 장기 모델’로, 실제 장기의 세포 구성과 기능 일부를 모사할 수 있음. 질환 연구, 약물평가, 재생치료제 개발 등에 활용된다.

한국생명공학연구원은 손미영 박사 연구팀이 개발한 ʻ인간 장 오가노이드 기반 재생치료제 및 약물평가 플랫폼 원천기술ʼ을 총 83억여 원(선급금 및 마일스톤 등) 규모의 정액기술료와 향후 매출에 따른 경상기술료를 포함하는 조건으로 오가노이드 재생치료제 전문기업인 오가노이드사이언스㈜(대표이사 유종만·오상훈)에 이전했다고 밝혔다.

이번 계약은 손미영 박사 연구팀이 2018년 인간 전분화능줄기세포 유래 성숙 장 오가노이드 제조기술을 개발한 이후 축적해 온 3건의 핵심 특허와 노하우를 포함한다. 연구팀은 개발한 오가노이드 재생치료제가 실험실 수준을 넘어 실제 치료제로 쓰일 수 있도록 ▲고성능 성숙 장 오가노이드 제조 기술, ▲생착 및 재생능력 강화 기술, ▲균일한 대량생산 배양 기술을 하나의 통합 플랫폼으로 완성해 왔다.

이번 기술의 핵심은 인간 전분화능줄기세포를 이용해 실제 사람 장과 유사한 구조와 기능을 갖는 성숙 장 오가노이드를 제작하고 이를 재생치료제와 약물평가 플랫폼으로 활용할 수 있도록 한 것이다.

특히 생착성과 재생효율을 높이는 기술과 함께 대량생산·동결보관 기술을 확보해 기존 오가노이드 기술의 한계로 꼽히던 균질성·재현성·공급성 문제를 개선했다.

이를 통해 필요할 때 바로 사용할 수 있는 기성품(Off-the-shelf) 형태의 범용 세포치료제로 발전할 수 있는 기반을 마련했다.

장 오가노이드 재생치료제는 단순히 염증을 억제하는 기존 치료를 넘어 손상된 조직의 재생을 유도하는 새로운 접근법으로, 염증성 장질환과 방사선 장염 등 난치성 장 질환 치료제 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

기술을 이전받은 오가노이드사이언스㈜는 이번 기술을 활용해 난치성 장 질환 재생치료제 개발을 본격 추진하는 한편, 약물의 효과와 독성을 보다 정밀하게 평가할 수 있는 첨단대체시험법(New Approach Methodologies, NAMs) 플랫폼으로도 확장할 계획이다.

이를 통해 신약 개발 과정에서 동물실험을 줄이고 사람의 장 환경을 보다 정밀하게 반영한 평가체계 구축에도 기여할 것으로 기대된다.

이번 기술이전은 연구실 수준의 오가노이드 원천기술이 기업의 임상개발·사업화 역량과 결합해 실제 재생치료제 개발로 이어진 사례라는 점에서 의미가 크다. 또한 재생의료와 오가노이드 기반 첨단대체시험 분야의 산업화를 촉진하고 국내 바이오산업 경쟁력 강화에도 기여할 것으로 기대된다.

생명연은 실제 환자에게 투여 가능한 의약품 개발로 이어질 수 있도록 오가노이드 GMP 제조·품질평가·비임상 실증체계 구축을 지원하고, 향후 대형화 인공장기 개발로 연구를 확장할 계획이다.

연구책임자인 손미영 박사는 “이번 기술이전은 생명연이 축적해 온 인간 장 오가노이드 원천기술이 기업의 상용화 역량과 결합해 실제 환자 치료에 활용될 수 있는 중요한 출발점”이라며, “향후 난치성 장 질환 환자들에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 재생치료제 개발로 이어질 수 있도록 후속 연구를 지속해 나가겠다”고 말했다.

권석윤 원장은 “이번 기술이전은 생명연이 오랜 기간 축적해 온 오가노이드 원천기술이 산업계와의 협력을 통해 실제 치료제 개발과 사업화로 이어진 대표적인 성과”라며, “생명연은 앞으로도 세계적 수준의 원천기술 개발과 기술사업화를 통해 국민 건강 증진과 국가 바이오 경쟁력 강화에 기여하겠다”고 밝혔다.

연구 이야기

<작성 : 한국생명공학연구원 손미영 연구소장>

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
염증성 장질환, 방사선 장염, 베체트 장염 등 일부 난치성 장 질환은 약물치료에도 장 점막 손상이 반복되거나 충분히 회복되지 않아 환자의 삶의 질을 크게 떨어뜨린다. 기존 치료가 염증과 면역반응을 조절하는 데 초점을 두고 있다면, 손상된 장 조직 자체의 회복을 돕는 새로운 재생치료 전략도 필요하다고 판단했다.
연구팀은 인간 장의 세포 구성과 기능을 일부 재현할 수 있는 장 오가노이드가 이러한 한계를 극복할 수 있는 중요한 플랫폼이 될 수 있다고 보았다. 특히 인간 전분화능줄기세포로부터 장 오가노이드를 만들고, 이를 실제 장 조직에 더 가까운 상태로 성숙시키는 기술을 확보하면 재생치료제 개발로 이어질 수 있다고 판단해 연구를 시작했다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?
이번 성과는 생명연이 축적해 온 장 오가노이드 원천기술을 기업이 실제 치료제 개발에 활용할 수 있는 형태로 기술이전했다는 점에서 의미가 있다. 이전 기술은 장 오가노이드 성숙화 기술에 더해, 이식 후 생착과 재생을 돕는 기질세포 활용 기술, 균질한 대량생산을 위한 장 줄기세포 배양 기술을 하나의 재생치료제 플랫폼으로 묶은 것이다.
특히 비설치류 대동물 모델인 미니돼지에서 Non-GLP 효능 검증을 완료한 성과를 포함해, 향후 기업이 GMP 제조·품질평가·비임상 개발 단계로 이어갈 수 있는 기술 기반을 마련했다.

□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?
이 기술이 실용화되면 기존 약물치료만으로 충분한 효과를 얻기 어려운 난치성 장 질환 환자에게 새로운 치료 가능성을 제시할 수 있다. 손상된 장 점막의 회복을 돕는 재생치료제로 개발될 수 있으며, 환자 유래 줄기세포 또는 HLA 매칭 iPSC 은행 등을 활용하면 맞춤형 또는 범용형 치료제 개발로도 확장될 수 있다.
실용화를 위해서는 안전하고 균일한 치료제를 만들 수 있는 표준화된 제조공정, 품질관리 기준, 비임상 안전성·효능 검증이 필요하다. 한국생명공학연구원과 기술을 이전받은 오가노이드사이언스㈜는 공동연구 수행 및 기술전수를 통해 iPSC 유래 장 오가노이드 재생치료제의 GMP 제조·품질·비임상 실증 체계를 구축하고, 향후 약물 효능·독성 평가와 첨단대체시험법 기반 플랫폼으로도 활용 범위를 넓혀갈 예정이다.

□ 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은?
궁극적인 목표는 연구실에서 축적한 인간 장 오가노이드 원천기술이 실제 환자에게 도움이 되는 치료제 개발로 이어지는 것이다. 이를 위해 생명연은 오가노이드사이언스㈜와 협력해 장 오가노이드 재생치료제의 제조·품질평가·비임상 검증 체계를 고도화하고, 난치성 장 질환 치료제 개발 가능성을 높여갈 계획이다.
나아가 장 오가노이드 기술을 재생치료제뿐 아니라 약물평가, 질환 모델링, 동물대체시험법 플랫폼으로 확장해 신약개발의 예측성과 안전성 평가 수준을 높이는 데 기여하고자 한다.

□ 기타 특별한 에피소드가 있었다면?
오가노이드 연구는 동물실험을 줄이는 대체 플랫폼으로 주목받지만, 재생치료제로 개발하기 위해서는 이식 후 안전성과 효능을 동물모델에서 검증하는 과정이 필요했다. 연구팀도 고가의 면역결핍 생쥐와 대동물 모델을 활용해 장기간 검증을 이어가야 했고, 연구비와 시간 측면에서 많은 어려움이 있었다.
이 과정에서 생명연 미래형동물자원센터와의 협업이 큰 도움이 되었다. 인간 장 오가노이드 기술과 생명연의 동물실험 인프라가 결합되면서 치료제 개발에 필요한 효능 검증을 체계적으로 수행할 수 있었고, 이번 기술이전은 이러한 오랜 노력과 협업이 축적된 결과라는 점에서 의미가 있다.