염증성 장질환의 완치를 위한 새로운 치료 전략

[KFRM 푸름이야기] 제20회 : 염증성 장질환을 극복하기 위한 태반 탈락막 기질세포 치료제 개발 연구

글: 루카스바이오 김나연

염증성 장질환은 어떤 질환인가요?

염증성 장질환(Inflammatory Bowel Disease, IBD)은 위장에 만성적으로 염증이 생기는 병으로, 이 병에는 궤양성 대장염(ulcerative colitis)과 크론병(Crohn’s disease)이 포함됩니다. 궤양성 대장염은 대장의 내벽에 지속적으로 염증이 생겨 상처와 궤양이 발생하는 질환이고, 크론병은 소장과 대장에 지속적인 염증이 발생하여 장벽에 상처와 궤양을 형성시키는 질환입니다.

염증성 장질환에서 발생하는 과도한 염증반응은 외부 병원균 때문이 아니라, 우리 몸의 면역 시스템이 스스로를 공격하기 때문입니다. 이런 이유로 염증성 장질환은 자가면역질환으로 분류되며, 재발이 잦고 만성적이어서 환자들은 오랜 기간 동안 증상을 경험하게 됩니다. 염증성 장질환의 주요 증상으로는 복통, 설사, 체중 감소, 피로 등이 있습니다.

최근 10년 동안 염증성 장질환의 발생률과 유병률이 증가하고 있으며, 다른 만성 질환과 달리 젊은 층에서 많이 발생하고 있습니다. 이로 인해 사회적 관심이 높아지고, 경제적인 영향도 커지고 있습니다. 특히, 국내외 유명 인사들이 염증성 장질환을 앓고 있다고 공개하면서 이 병에 대한 인식과 관심도 함께 증가하고 있습니다.

염증성 장질환의 치료법은 어떤 것이 있나요?

염증성 장질환의 대표적인 치료제로는 아미노살리실산(aminosalicylic acid), 코르티코스테로이드(corticosteroid), 종양괴사인자(tumor necrosis factor, 이하 TNF) 억제제 등이 사용되고 있습니다.

염증성 장질환의 치료제로 과거에는 주로 스테로이드가 사용되었지만, 최근 20년 동안 TNF-α 억제제를 포함한 생물학적 제제가 많이 사용되고 있습니다. TNF-α 억제제는 염증을 유발하는 TNF-α라는 물질을 억제하여 염증 반응을 줄이는 데 효과적입니다. 이로 인해 TNF-α 억제제는 다른 자가 면역질환 치료에도 사용됩니다. 특히, 스테로이드 치료에 효과가 없는 환자들도 TNF-α 억제제에는 반응을 보이는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 TNF-α 억제제는 염증성 장질환 치료에 크게 기여하며 많은 각광을 받고 있습니다.

현재 알려져 있는 치료법의 한계는 어떤 것이 있으며, 왜 새로운 치료 전략이 필요한가요?

TNF-α 억제제는 염증성 장질환 치료에 큰 혁신을 가져왔습니다. 이 약물은 장기적인 임상 개선, 합병증 예방, 그리고 환자 삶의 질 향상에 큰 도움이 되었습니다. 하지만 초기 치료에 반응하던 환자 중 많은 수가 시간이 지나면서 약물에 대한 반응을 잃고 증상이 재발하는 문제가 발생합니다. 이를 해결하기 위해 약물 용량을 늘리거나, 다른 TNF 억제제로 변경하거나, 다른 종류의 약물을 사용하거나, 수술을 하는 등 여러 가지 방법을 사용합니다.

일부 임상시험 결과에 따르면, TNF-α 억제제를 중단하고 1년 후 재발률은 30~50%이며, 10년 후 재발률은 90%에 이른다고 보고합니다. 또한, TNF-α 억제제를 장기적으로 사용할 경우 여러 부작용과 위험이 증가한다는 보고가 있습니다. 미국 염증성 장질환 환자 약 6,000명을 대상으로 한 TREAT 임상시험에서, TNF-α 억제제를 사용한 환자가 다른 치료제를 사용한 환자보다 2.5배 더 높은 위험을 겪었습니다. 가장 흔한 부작용은 폐렴이었으며, 결핵과 B형 간염의 위험도 증가했습니다.

그러나 장기적인 관해(remission) 유도와 낮은 합병증 발생을 고려하면, 여전히 염증성 장질환 환자들에게는 새로운 치료법에 대한 미충족 수요(unmet needs)가 존재합니다. 따라서 더 효과적이고 안전한 새로운 치료 전략이 개발되어야 합니다.

태반 탈락막 기질세포는 어떤 세포인가요?

그림 1: 왼쪽: 태반의 구조, 파란색으로 표시된 Decidua basalis는 태반의 가장 바깥쪽 막으로 세포를 얻는 부분임; 오른쪽: 태반 탈락막으로 분리된 기질세포의 성상

루카스바이오(주)는 염증성 장질환의 완치를 목표로, 태반 탈락막 기질세포 치료제를 개발하고 있습니다. 태반 탈락막 기질세포는 태반의 가장 바깥쪽 막인 탈락막에서 분리 배양된 세포입니다. 태반은 화상치료에 사용될 만큼 다양한 성장인자와 염증을 줄이는 인자를 포함하고 있습니다. 또한, 태반은 산모와 태아 사이의 면역관용을 유지하는 중요한 역할을 합니다. 즉, 산모의 면역시스템이 태아를 외부 침입자로 인식하지 않고 자신의 일부로 인식하여 보호하도록 돕습니다. 이는 태반에 염증을 조절하거나 면역관용을 유도하는 세포가 포함되어 있다는 것을 의미합니다.

우리 회사가 보유한 독자적인 기술로 고순도의 산모 탈락막 유래 기질세포를 세포분리하고, 이러한 세포를 체외에서 증식 배양하여 면역억제관문인자(immune checkpoint inhibitor)로 알려진 PDL-1과 PDL-2가 과발현하는 세포를 얻을 수 있습니다.

태반 탈락막 기질세포는 기존 치료제와 어떻게 다른가요?

태반 탈락막 기질세포는 기존 염증성 장질환 치료제와 비교했을 때 독성과 부작용이 적습니다. 또한 한 가지 인자만을 억제하는 대신 다양한 면역조절 인자를 분비하고 염증성 사이토카인 및 활성화된 면역세포와 상호작용하여 염증성 면역반응을 조절할 수 있습니다. 태반 탈락막 기질세포는 TNF 뿐만 아니라 다양한 염증성 세포를 직접적으로 조절할 수 있어, 단일 인자만을 타겟으로 하는 TNF-α 억제제보다 치료 효과가 높을 것으로 기대됩니다. 또한, 이러한 세포는 면역학적 환경 자체를 개선하기 때문에 추가적인 치료 없이도 효과를 유지할 수 있을 것으로 기대합니다.

추가로, 태반 탈락막 기질세포는 세포접촉과 면역조절 인자의 분비를 통해 강력한 염증성 면역반응 억제를 보여줍니다. 표면에 강하게 발현된 PDL-1과 PDL-2는 염증 반응을 일으키는 활성화된 면역세포를 직접적으로 억제할 수 있습니다.

기존 비특이적인 치료와 다르게, 태반 탈락막 기질세포의 정맥 내 투여는 전신적인 염증 조절 효과를 기대할 수 있습니다. 세포 표면에 발현되는 CD49d와 ICAM-1 등은 염증 조직으로 이동할 수 있는 능력이 있어, 손상된 조직으로 직접 이동하여 국소적인 치료 효과도 기대할 수 있습니다.

그림 2: 태반 탈락막 기질세포의 면역학적 염색을 통해 세포 표면에 PDL-1, PDL-2, ICAM-1과 같은 인자가 발현함을 확인하였음. 또한, 다양안 면역 억제성 사이토카인과 단백질을 분비함.

태반 탈락막 기질세포는 다른 세포치료제와는 어떻게 다른가요?

태반 탈락막 기질세포는 전 세계적으로 주목 받아 온 중간엽줄기세포(Mesenchymal Stem Cells)와 비슷한 특성을 지니지만, 중간엽줄기세포보다 분화 능력이 낮아 면역조절 능력이 더욱 뛰어나다는 것을 유전학적 분석을 통해 확인되었습니다. 중간엽줄기세포를 포함한 기존 세포치료제는 공여자로부터 침습적인 방법을 통해 원료 조직을 얻어야 했지만, 태반은 분만 시 비침습적으로 쉽게 채취할 수 있기 때문에 비교적 공여자 모집의 제한 없이 공급될 수 있습니다. 또한, 의학적 부산물이 첨단재생바이오 의약품으로 탈바꿈할 수 있기 때문에 굉장한 의미가 있습니다. 추가로, 태반 탈락막 기질세포는 투여되는 면역환경에 의존적이지 않으며 가변성이 낮습니다. 따라서, 치료 시기나 환경과 상관없이 강력한 면역조절 효과를 기대할 수 있습니다.

첨단재생바이오 의약품은 살아있는 세포를 포함하기 때문에 동결보관에 민감하며, 동결-해동 후에 세포 특성에 변화가 있으면 되지 않기 때문에 제품 개발이 매우 어렵습니다. 하지만, 태반 탈락막 기질세포는 동결-해동에 강해 병원에서 환자에게 바로 사용할 수 있는 “off-the-shelf”, “ready-made” 제품으로 개발이 가능합니다.

태반 탈락막 기질세포 치료제 개발을 위한 현재 어떤 연구들이 진행되고 있나요?

태반 탈락막 기질세포는 스웨덴 캐롤린스카(Karolinska) 대학교에서 처음 보고되었으며, 이식편대숙주질환(graft-versus-host disease), 출혈성 방광염, 급성호흡기증후군과 같은 질환에서 소수의 환자를 대상으로 한 학술적 임상연구 목적으로 사용된 바 있습니다.

우리 회사는 태반 탈락막 기질세포의 면역학적 특성을 극대화할 수 있는 독보적인 기술을 보유하고 있습니다. 이는 바이오의약품으로서 염증성 장질환 치료제 시장에 진입할 수 있는 높은 가능성을 보여주고 있습니다.

우리는 환자들의 건강을 최우선 가치로 생각하며 세포치료제 개발에 노력하고 있습니다.

루카스바이오(주)는 태반 탈락막 기질세포를 세포치료제로 제품화하고 의약품화 할 수 있는 기반 기술을 확립하고, 주요 비임상 독성시험을 완료하여 안전성도 확보했습니다. 범부처재생의료기술개발사업단의 지원을 받아 염증성 장질환에 대한 작용 기전을 규명하고 동물 모델에서 효력시험을 완료하여, 궁극적으로는 염증성 장질환 환자를 대상으로 한 임상시험계획에 대한 식품의약품안전처 승인을 받고자 합니다.

본 연구과제가 성공적으로 진행된다면 우리가 개발한 태반 탈락막 기질세포 치료제를 TNF-α 억제제를 포함한 표준치료에 불응하거나 재발한 염증성 장질환 환자 10명을 대상으로 투여하는 제 1/2상 임상시험을 계획하고 있습니다.

우리 회사는 세포치료제의 연구개발과 제조를 주 사업으로 수행하는 바이오 전문 기업으로, 염증성 장질환과 같은 난치성 질환을 세포치료제를 통해 치료하고자 노력하고 있습니다. 사람의 생명과 건강을 최우선의 가치로 생각하며, 환자들의 건강한 삶을 보장하기 위해 첨단재생바이오의약품 개발에 앞장서겠습니다.