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바이오 기업에 대한 관심이 높아지지만 내용이 너무 어려워서 이해하기가 어렵다. 바이오 기업 관련 기사를 읽을 때 알아두면 좋을 내용들을 정리해 본다.
바이오 의약품과 대비되는 것이 기존 화학합성의약품이다. 화학합성의약품은 비교적 단순한 화학 구조를 가진 의약품이다. 정해진 화학 반응식을 통해 동일한 품질의 제품을 반복적으로 생산할 수 있다.
대표적인 예로 아스피린과 타이레놀이 있다. 아스피린은 살리실산에 아세트산 무수물을 반응시켜 합성한다. 열이나 촉매를 이용한 화학 반응이 핵심이다. 주로 간단한 화학물질을 열이나 전기 등의 에너지를 이용해 반응시키는 방식으로 제조된다.
대표적인 예로는 아스피린, 타이레놀이 있다. 아스피린은 살리실산(salicylic acid)에 아세트산 무수물(acetic anhydride)을 반응시키고, 촉매로 황산을 사용해 열을 가함으로써 합성된다. 이처럼 화학합성의약품은 제조 공정이 표준화되어 있고 복제가 용이하다.
바이오의약품의 개념
바이오의약품은 생물 유래 물질을 기반으로 만든 의약품이다. 세포, 단백질, 유전자 등을 원료로 사용하며 제조 공정이 매우 복잡하다.
동일한 공정을 사용하더라도 완전히 같은 제품을 만들기 어렵다. 이 때문에 바이오의약품은 공정 관리와 품질 관리가 매우 중요하다.
바이오시밀러는 오리지널 바이오의약품과 효과와 안전성이 동등함을 임상적으로 입증한 의약품이다. 동일한 구조를 100% 똑같이 만들기 어렵다. 생산 공정 자체가 품질을 좌우한다. 바이오시밀러는 오리지널 바이오의약품과 구조적으로 완전히 동일하지는 않지만, 임상적으로 효과와 안전성이 동등함을 입증한 의약품이다.
항체의약품과 표적치료
항체의약품은 특정 항원에 결합하도록 설계된 단백질 의약품이다. 여기서 항원이란 주로 암세포 표면이나 질병과 관련된 단백질을 의미한다.(암셒포 그 자체가 아니라는 점을 주의해야 한다. 즉 항체가 항원을 공격하는 것은 아니다)
높은 특이성은 특정 항원만 정확히 인식하는 성질을 말한다. 높은 친화도는 해당 항원에 강하게 결합하는 능력을 의미한다.
항체의약품이 항암 치료에 사용되면 표적항암제라고 부른다. 정상세포 손상을 줄이면서 암세포를 선택적으로 공격하는 것이 장점이다.
ADC(항체약물접합체)
ADC는 항체의약품의 업그레이드된 형태다. 항체에 링커를 통해 화학항암제 성분인 페이로드를 결합한 구조다.
항체는 암세포 표면의 항원에 결합해 암세포를 정확히 찾아간다. 이후 세포 안으로 들어가면서 페이로드가 방출돼 암세포를 사멸시킨다.
페이로드는 항원을 공격하는 것이 아니라 세포 독성을 통해 암세포를 죽인다. 항체가 위치를 지정하고, 페이로드가 실제 살상 역할을 수행한다.
ADC는 항체치료제의 업그레이드 버전이다.
구성 요소:
Y자 형태의 항체와 항체와 약물을 연결하는 링커, 페이로드(payload): 초강력 화학항암제
작동 원리: 항체가 암세포 표면의 항원에 결합 / 암세포 내부로 들어간 뒤 / 페이로드가 방출되어 암세포를 사멸
화학항암제는 정상세포도 공격해 부작용이 심하지만, ADC는 항체의 표적성 + 화학항암제의 강력한 살상력을 결합해 부작용을 줄인다.
이중항체와 이중항체 ADC
이중항체는 하나의 항체가 두 가지 서로 다른 항원을 동시에 인식하도록 설계된 의약품이다.
두 가지 항원을 인식한다고 해서 두 종류의 암을 동시에 치료한다는 의미는 아니다. 하나의 암세포에 존재하는 두 표적을 동시에 겨냥해 치료 효과를 높이는 구조다.
이중항체 ADC는 여기에 페이로드까지 결합한 형태다. 표적 인식은 두 개, 살상 수단은 화학항암제까지 포함돼 치료 효과가 더욱 강화된다.
이중항체는 서로 다른 두 항원을 동시에 인식할 수 있는 항체다.
중요한 점:
두 항원을 인식한다고 해서 반드시 두 종류의 암세포를 각각 공격한다는 뜻은 아니다
대부분은 같은 암세포에 존재하는 두 항원을 동시에 잡아 결합력을 높이기 위한 설계
이중항체 ADC의 장점:
결합 확률 증가
암의 이질성 극복
항원 소실로 인한 내성 감소
“효과가 두 배, 세 배”라는 표현은
→ 공격 대상 수 증가가 아니라 공격 성공률 증가를 의미한다.
면역항암제
면역항암제는 암세포를 직접 공격하지 않는다. 대신 우리 몸의 면역 시스템이 암세포를 다시 인식하고 공격하도록 유도한다.
암세포는 면역 회피 기전을 통해 면역세포의 공격을 피한다. 면역항암제는 이 회피 기전을 차단해 면역 반응을 회복시킨다.
대표적인 면역항암제로는 키트루다가 있다. 암 종류와 무관하게 적용 가능한 경우가 많아 시장 규모가 매우 크다.
환자의 기존 면역체계를 “활성화하거나 제동을 해제”하여 암을 공격하게 만드는 약물이다. → 면역세포를 새로 만들거나 주입하지는 않는다.
대표 기전: 면역관문억제제
PD-1 / PD-L1 / CTLA-4 억제
대표 약물: 키트루다(PD-1), 옵디보, 여보이
작동 방식
암세포는 면역세포의 공격을 피하기 위해 면역 브레이크(PD-1 등)를 활용
면역항암제는 이 브레이크를 차단 → 원래 존재하던 T세포가 다시 암을 공격
핵심 특징
약물 형태 (항체의약품) / 대부분 범용(off-the-shelf) 사용 가능 / 고형암 포함 거의 모든 암에서 적용 가능 / 키트루다는 40개 이상 암 적응증 확보
CAR-T 세포치료제
CAR-T 치료제는 면역항암제와는 다른 개념의 세포치료제다. 환자의 T세포를 직접 조작해 치료에 사용한다.
환자의 T세포를 채취한 뒤 암세포를 인식하는 수용체를 삽입한다. 이후 배양과 증식을 거쳐 다시 환자에게 주입한다.
현재는 혈액암에서 뛰어난 치료 효과를 보이고 있다. 다만 고형암에서는 적용에 한계가 있어 기술 개발이 진행 중이다.
세포치료제는 살아있는 세포를 배양·증식해 사용하는 치료제다.
대표적인 예:
CAR-T 치료제
CAR-T 치료 과정:
환자의 T세포를 채취
암세포를 인식하도록 유전적으로 조작
배양·증식
환자에게 다시 주입
특징:
혈액암에서 매우 높은 치료 효과 때문에 “기적의 치료제”로 불림
환자 맞춤형 → 미리 대량 생산 불가
제조에 약 1개월 소요
고형암에서는 아직 한계가 있으나 기술 발전 중
유전자치료제
유전자치료제는 질병의 원인이 되는 유전적 문제를 직접 교정하는 치료 방식이다.
치료 유전자는 바이러스 벡터를 통해 세포 안으로 전달된다. 벡터는 유전물질을 세포 핵까지 운반하는 역할을 한다.
한 번 전달된 유전자는 장기간 발현될 수 있어 근본 치료 가능성이 높은 분야로 평가된다.
유전자치료제는 잘못된 유전자 기능을 교정하거나 새로운 유전자를 전달하는 방식이다.
핵심 요소:
치료 유전자
바이러스성 벡터: 유전자를 세포 안, 특히 핵까지 전달
특징:
체내에서 장기간 발현
근본 치료 가능성
전달 효율과 안전성이 성공의 핵심
항암제의 세대 구분
1세대: 화학항암제
빠르게 증식하는 세포 공격
암세포와 정상세포 구분 불가
탈모, 구토 등 심각한 부작용
2세대: 표적항암제(항체치료제)
특정 항원을 가진 암세포만 공격
허셉틴, 아바스틴 등
모든 환자에게 적용 불가
내성 발생 가능
3세대: 면역항암제
면역 시스템을 활성화
암세포의 면역 회피 기전 차단
대부분의 암에 적용 가능
대표 사례:
키트루다
FDA에서 약 40개 암 적응증 승인
한때 단일 의약품 매출 1위