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'1호 바이오벤처' 바이오니아, 도약 위한 3가지 新솔루션

입력 2018-06-25 06:35 수정 2018-06-25 12:03

바이오스펙테이터 장종원 기자

차세대 자동화 분자진단시스템·항비만 유산균 글로벌 확산..RNAi 신약개발도 박차

"바이오니아는 DNA, RNA 합성부터 분석하고 진단하는데 필요한 시약, 장비 등 모든 것을 자체 개발해왔다. 이렇게 확보한 핵심기술과 가격경쟁력을 바탕으로 최고 좋은 제품을 만들자는 것이 우리의 전략이다. 앞으로 분자진단, RNAi 신약개발, 마이크로바이옴 등에서 의미있는 성과를 내겠다."

박한오 바이오니아 대표의 일성이다. 바이오니아는 올해 성장을 위한 중요한 변곡점에 서 있다. 새로운 자동화 분자진단시스템 'ExiStation™ 48A' 국내외(유럽 등)의 승인을 받아 판매 초읽기에 들어갔으며 항비만 특허 유산균 '락토바실러스 가세리 BNR17(Lactobacillus gasseri BNR17)'은 미국, 브라질 등 해외진출이 가시화되고 있다. RNAi 신약 개발을 위한 GMP 공장 구축도 진행된다. 이를 위해 회사는 지난 4월 제3자배정 유상증자를 통해 185억원의 자금을 확보했다.

국내 1호 바이오벤처라는 수식어처럼 바이오니아는 국내 바이오산업의 중요한 역사이자 현재다. 박 대표는 1992년 한국생명연의 1호 연구원창업기업으로 바이오니아의 전신인 ㈜한국생공을 설립했다. 외국제품 일변도인 실험실에 국산제품을 공급하고자 하는 열망으로 시작, 국내 최초로 PCR용 효소 및 장비 등을 개발하는데 성공했다. 리얼타임 PCR은 아시아서 첫번째, DNA 병렬 합성기는 세계 최초다.

2000년대 초반에는 siRNA 라이브러리를 구축하면서 일찌감치 신약으로 눈을 돌렸다. 당시 막 RNAi의 잠재력에 주목하던 시절 바이오니아는 RNAi 치료제의 체내불안정성, 타깃 전달성 등을 극복할 있는 'SAMiRNA' 플랫폼기술을 완성했다. 박 대표는 "해외에서 하는대로 쫓아가면 백전백패라고 생각한다. 우리만의 기술과 전략으로 경쟁해야 한다. 바이오니아는 대한민국을 먹여살릴 바이오산업 성장에 기여하고 싶다"고 말했다.

◇차세대 자동화 분자진단시스템 'ExiStation™ 48A' 확산 시동

바이오니아의 강점은 유전자연구 및 분자진단의 모든 과정에서 필요한 것들을 자체적으로 생산, 조달할 수 있다는 것이다. 회사 측은 “DNA, RNA, 연구 및 진단용으로 사용되는 Primer, Probe 제조 등에 사용되는 100여 종의 원료물질을 대량으로 생산할 수 있는 설비를 운영하고 있다”고 설명했다. 또한 마스터 믹스(master mix)를 이용해 재연성과 편의성을 높인 PCR 기술 ‘AccuPower’와 ‘MagListo’ 핵산 추출 정제 기술 등은 바이오니아의 분자진단 핵심 기술로 활용된다. 바이오니아는 원료 이외에도 결과 분석에 필요한 분석장비까지 자체적으로 개발하고 있다. 박 대표는 “장비와 시약을 자체 개발함으로써 하자 등의 문제가 발생했을 때 신속한 문제 해결이 가능하고, 가격 경쟁력 또한 높일 수 있다”고 말했다.

이러한 기술력을 바탕으로 바이오니아는 초정밀 분자진단기술 ‘Pyro-HotStart’와 ‘Dual-HotStart’의 원천특허를 확보했다. 다양한 질병을 동시에 진단할 수 있는 ‘ExiStation’을 개발해 국내 시장 뿐만 아니라 중앙 및 동남아시아, 아프리카, 유럽 시장을 대상으로 마케팅을 진행하고 있다. 기존에 사용되는 경쟁사 장비보다 우수한 기능을 가진 동시에 가격부담도 줄였다는 설명이다.

기대주는 후속제품인 'ExiStation™ 48A'이다. 'ExiStation™ 48A'는 최근 국내 허가 및 유럽 인증을 확보했는데 자동 검체 분주 장치인 ExiLT, 자동화 핵산 추출장비인 ExiPrep™ 48Dx, Real-Time PCR 장비인 Exicycler™ 96 V4로 구성된다. 가장 큰 특징은 검체 튜브 뚜껑을 열어 샘플을 분주하고, 이후 튜브 뚜껑을 닫는 과정이 자동이라는 점이다. 이로 인해 검체의 노출을 최소화할 수 있고 검사자의 수고를 덜고 안전을 도모할 수 있다. 또한, 장비 내 바코더가 내장돼 샘플 정보가 자동으로 입력되는 편의성과 추적성을 갖추고 있다. 이를 가지고 글로벌 분자진단 시장을 개척한다는 전략이다.

바이오니아는 질병 진단검사와 동식물, 식품 검사 등 넓은 스펙트럼의 제품군을 가지고 있다. 지카바이러스, 신종 인플루엔자, 간염, 성 매개 전염질환 등 다양한 질병군에 걸친 분자진단 키트와 유전자 분석을 통해 특이적 질병의 위험도를 판단할 수 있는 선별검사 제품을 보유하고 있는 가운데 B형간염, C형간염, HIV 질병 분자진단 키트는 유럽의 CE-IVD ‘ListA’ 인증을 신청한 상태다. CE-IVD는 위험성 수준 증가 등에 따라 4등급으로 분류되는데 HIV와 B∙C형간염 등은 위험정도가 가장 높은 ‘ListA’로 분류된다. 박 대표는 “성장세를 보이고 있는 분자진단 사업이 CE-IVD 인증을 통해 더 큰 성장동력을 얻을 것으로 예상된다”고 말했다.

◇ ‘SAMiRNA’ 기술로 차세대 치료제 RNAi 신약 개발

바이오니아는 DNA, RNA 합성 노하우를 바탕으로 RNAi 치료제 개발에 도전한다. RNAi(RNA interference)는 체내 단백질 발현과정의 중요조절인자인 miRNA에서 착안한 개념으로 항체나 화합물 치료제들이 표적할 수 없는 타깃을 공략할 수 있다는 점에서 많은 관심을 받았다. 박 대표는 “DNA 1개로부터 10개의 RNA가 만들어지고 그 RNA를 바탕으로 만들어지는 단백질이 1만여 개에 달한다. siRNA 치료제는 유전자 발현을 억제함으로써 질병 단백질이 생성되는 것을 원천 차단하는 개념으로 치료하기 힘든 질환들의 돌파구가 될 수 있다”고 말했다.

하지만 RNAi 치료제는 체내의 RNA 분해효소들로 인해 체내 안정성 문제가 있어 신약 개발에 난항을 겪고 있었다. 바이오니아는 이러한 문제를 해결하기 위해 나노 분야의 지식을 결합해 ‘SAMiRNA’ 플랫폼 기술을 개발했다. SAMiRNA는 RNA 자체 구조에 변형을 가하지 않은 무변형 RNA의 양 끝단에 친수성 폴리머와 소수성 물질을 붙여 나노 구조를 만드는 기술이다. 친수성 물질과 소수성 물질이 결합된 RNA가 일정농도 이상이 되면 스스로 미소결정입자(micelle)을 구성하면서 구형 구조를 이루는데 이러한 구조 덕분에 분해효소로부터 안전하게 타깃까지 이동이 가능해진다. 바이오니아는 해당 기술에 대해 국내 특허 및 PCT 특허를 출원, 총 40여건의 특허로 강력한 특허 포트폴리오를 구축한 상태다.

박 대표는 “나노입자를 이루는 폴리머 등은 이미 오랫동안 약물 등에 사용되며 안전성을 입증한 PEG 같은 물질을 사용하기 때문에 생체 내 독성 부작용이 없고 면역원성 문제에서도 자유롭다”고 설명했다.

실제로 동물실험을 통해 약동학적 분석을 진행한 결과, SAMiRNA 기술 적용시 체내 농도가 주사 후30일까지 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 마우스 동물모델에 SAMiRNA를 적용하고 독성반응을 관찰했을 때 독성 부작용이 발생하지 않았다. 회사 측은 “단일 투여했을 때 체중감소나 조직학적 비정상 반응 등의 급성 부작용은 물론, 100mg/kg 농도로 28일 간 매일 주사했을 때에도 어떠한 임상학적 부작용이 관찰되지 않았다”면서 "기존 약물의 60배 이상의 치료 마진을 확인했다”고 덧붙였다.

바이오니아는 해당 플랫폼 기술에 그동안 꾸준히 쌓아온 siRNA 라이브러리를 결합해 효과적인 타깃을 발굴하고 있다. 박 대표는 “2700여종의 인간 microRNA 라이브러리를 구축했다”고 말했다. 이들은 특발성 폐섬유화증(Idiopathic pulmonary fibrosis)과 폐암 치료제 파이프라인을 자체적으로 개발 진행 중이다.

특발성 폐섬유화증 치료제 ‘SAMiRNA-Areg’의 경우 2017년부터 2년간 범부처신약개발사업단 정부과제로 선정됐으며 내년 9월 임상에 돌입할 계획이다. 이는 폐 섬유아세포(Fibroblast)의 TGF-β 신호에 의해 발현하는 Amphiregulin을 타깃으로 한다. Amphiregulin은 상피세포성장인자(EGF) 계열의 단백질로 섬유아세포의 증식 등에 영향을 미친다. 마우스 동물모델을 이용한 실험에서 SAMiRNA-Areg를 정맥주사 형태로 적용했을 때, 표적장기인 폐에 높은 정확도로 전달되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 H&E Stain을 통한 조직학적 분석에서 콜라겐이 감소하고 섬유화 증상이 호전되는 것을 관찰했다.

바이오니아는 EGFR 발현을 억제할 수 있는 microRNA를 발굴, 폐암 치료제(miRNA-544a)로 개발하고 있다. miRNA-544a는 EGFR의 하위 신호기전을 차단함과 동시에 세포 사멸을 유도하는 기능을 가진다. 다양한 폐암 세포주에서 치료 반응을 확인했으며 Exon19-Del, T790M 등의 EGFR 변이와 상관없이 효과를 보인 것으로 나타났다. 또한 타세바(Erlotinib) 내성이 발생한 경우에서도 EGFR 활성을 억제하는 결과를 보임으로써 기존 화학 합성 치료제의 내성문제를 해결할 가능성을 확인했다. 회사 측은 “정맥을 통한 전신투여에서도 표적 기관인 폐로의 전달 정확성이 높은 것을 확인했으며, 종양이식 동물모델에서 Erlotinib보다 종양성장 억제 능력이 뛰어난 결과를 얻었다”고 설명했다.

회사 측은 자체개발 중인 파이프라인 외에도 2015년 유한양행에 기술 이전한 비대흉터(켈로이드) 치료제와 고형암 치료제가 전임상에 진입할 것이라고 밝혔다.

바이오니아는 SAMiRNA 플랫폼 기술을 신약 개발 뿐 아니라 미용, 헬스케어 파이프라인에도 적용해 나가고 있다. 박 대표는 “타깃에 전달력이 뛰어난 기술의 장점을 활용해서 기능성 화장품 등으로 개발하면 빠른 시간 안에 상업화를 이룰 수 있다”고 말했다. 바이오니아는 이달 초, 안드로겐 수용체를 타깃으로 하는 차세대 탈모방지제 개발 프로젝트가 중소벤처기업부 주관 ‘지역특화(주력)산업육성사업’ 과제로 선정되기도 했다. 해당 탈모방지제는 안드로겐 수용체의 발현을 직접적으로 억제함으로써기존의 탈모제가 DHT(디하이드로테스토스테론)을 억제하는 경로로 작용하면서 발생하는 부작용들을 줄일 수 있을 것으로 기대된다는 설명이다.

◇모유추출 항비만 유산균 ‘BNR17’, 미주대륙∙아시아 진출 정조준

바이오니아는 캐시카우를 장내 미생물, 프로바이오틱스 유산균에서 찾았다. 이들은 모유로부터 분리 동정한 Lb.gasseri BNR17(이후 BNR17)이 체지방을 감소시키고 비만, 당뇨 등의 증상 조절에 보조적인 도움을 준다는 것을 동물실험과 인체 임상실험을 통해 규명했다. 이러한 결과를 토대로 2014년 식약처로부터 체지방 감소 생리활성 기능성 원료(2등급)으로 인정받았다. 박 대표는 “유산균을 이용해 체지방을 감소시킨다는 컨셉은 바이오니아가 최초”라 말했다.

BNR17의 실험 결과들을 살펴보자. 우선 고탄수화물 식단을 섭취한 동물모델에게 BNR17을 저용량과 고용량으로 적용한 동물실험에서 BNR17이 고탄수화물 식단 섭취군의 체중증가와 지방 축적을 억제하는 효과를 확인했다. 또한 지단백 대사 조절에 관여하는 PPAR, CPT1 등과 같은 비만-당뇨와 관련된 유전자들의 mRNA 발현이 증가되는 결과를 얻었다. 렙틴(leptin)과 인슐린(insulin)등 체중조절과 관련된 위장관계의 호르몬을 조절하는 기능도 확인됐다.

이후 서울대병원에서 신체질량지수(Body Mass Index; BMI)가 25이상, 35 이하인 비만인 90명을 대상으로 진행한 12주 간의 임상실험에서 위약 대비 BNR17(저용량, 고용량)을 적용한 군에서 내장지방 감소에 유의미한 변화가 있다는 것을 확인할 수 있었다. 내장지방은 대사 질환에 악영향을 미치는 요소로 알려져 있다.

BNR17이 체지방 감소 효과 뿐만 아니라 장 기능 개선 기능을 가진다는 것 역시 임상을 통해 증명했다. 분당차병원에서 설사형 과민성 대장증후군(IBS)로 고통받는 51명의 환자에게 8주 간 BNR17을 적용한 결과 장의 기능이 개선되고 설사 증상이 호전되는 것을 관찰했다. 또한 환자들의 삶의 질(QoL) 역시 개선되는 결과를 얻었다.

이러한 결과들을 바탕으로 바이오니아는 BNR17에 대한 국내 및 해외 특허를 확보하고 건강기능식품제제로 해외 시장 진출을 진행하고 있다. 박 대표는 “이미 미국, 캐나다, 브라질 등 북∙남미대륙과의 라이선스 아웃 계약을 마무리했고, 중국과 일본, 유럽시장 진출을 조율하고 있다”며 “두 자릿수의 판매 로열티로 계약을 진행하고 있기 때문에 큰 캐시카우로 자리매김할 것이라고 기대한다”고 덧붙였다.

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