"SK바이오팜의 뇌 질환 연구역량을 바탕으로 항암제 연구에 있어서도 뇌종양과 뇌전이를 치료할 수 있는 신약개발을 임하고 있습니다. 고형암과 혈액암을 타겟으로 하는 항암제 후보물질 'SKL27969'를 대상을 현재 전임상 독성실험을 진행 중이고, 내년 1분기 임상 1상 진입을 목표로 연구를 진행 중입니다."

맹철영 SK바이오팜 항암연구소 소장은 이화여대 생명과학과와 전국대학생생물학심포지엄 K-BIOX가 공동 주최해 '암·뇌과학·신약 개발'을 주제로 19일 온라인으로 열린 '2021 Global K-BioX Class 세미나에서 이같이 말했다. 맹 소장은 이날 세미나에서 '뇌종양 및 뇌전이암 항암제 개발'을 주제로 발표했다. 히트뉴스는 이날 발표내용을 토대로 SK바이오팜의 항암제 개발 전략에 대해서 정리했다.

1993년 작은 실험실(lab)에서 시작한 SK바이오팜은 미국식품의약국(FDA)으로부터 뇌전증 치료제 엑스코프리(세노바메이트)와 수면장애치료제 수노시(솔리암페톨)를 승인받았다. 약 28년 동안 뇌전증을 비롯한 다양한 중추신경계(CNS) 치료제 개발에 역량을 집중한 SK바이오팜은 항암제 개발에 있어서도 이러한 연구역량을 충분히 활용하겠다는 계획이다.

"항암연구를 시작하면서, 뇌종양을 첫 타겟 질환으로 잡았습니다. 뇌에 최소한 종양(tumor)가 없는 상태를 만들어 환자의 생존기간을 늘리는 것과 함께 환자의 삶의질(quality of life)까지 보장할 수 있는 치료제 개발의 청사진을 그리며 연구를 시작했습니다.

약 30여년 동안 축적환 CNS 케미컬 라이브러리를 기반으로 뇌를 잘 통과(penetration)할 수 있는 물질을 다수 보유하고 있습니다. 보수적으로 계산해도 우리가 보유한 라이브러리의 약 75% 정도는 혈관뇌장벽(BBB)를 잘 통과할 수 있는 물질(compound)로 구성돼 있습니다."

SK바이오팜의 항암제 개발 역사는 다른 치료제 대비 길지 않다. 2016년부터 본격적으로 항암제 개발에 나선 SK바이오팜은 2017년 처음 항암연구소를 설립해 후보물질 발굴(디스커버리) 단계부터 항암제 개발을 시작했다. 첫 프로젝트는 교모세포종(glioblastoma)을 타겟 질환으로 한다.

"우리의 첫 번째 항암제 개발 프로젝트는 교모세포종을 1차 적응증(primay indicaiton)으로 시작해 뇌전이가(brain metasis)가 잘 일어나는 폐암, 유방암 등 고형암(solid tumor)을 대상으로 확장해 나갈 계획입니다. 장기적으로 혈액암으로 확장할 계획도 갖고 있습니다.

우리는 종양미세환경(tumor micro-environment)와 종양 작용제(tumor agonist) 개념을 도입한 저분자화합물 전략으로 항암제 개발에 임하고 있습니다. 내부과제에 집중하지만, 새로운 타겟인 많은 항암제의 특성상 학계와 스타트업과 함께 공동연구 및 개발도 고려 중입니다. 초기 임상단계 파이프라인을 대상으로 미국 식품의약국(FDA)와 소통해 본 경험을 살려 공동개발을 할 수 있습니다."

SK바이오팜의 자체 케미컬 라이브러리에는 30년동안 CNS 치료제 개발이 응축돼 있다. 특히 SKL Library는 CNS 질환에 포커스된 화합물이 다수 포함돼 있다.

"의약화학적 측면에서 봤을 때, 치료제 선도물질의 확장 가능성은 매우 중요합니다. 기존 상업 화합물 라이브러리 대비 우리가 보유한 라이브러리는 CNS에 초점이 맞춰져 있다는 것과 선도물질(HIT)를 찾을 때 물질(molecule)로부터 확장해 최적화(optimization)가 가능합니다. 이는 다양한 화합물 구조를 가진 물질 합성이 가능함을 의미합니다. 

우리가 현재 진행하고 있는 항암제 신약개발 프로젝트 물질 역시 이러한 라이브러리부터 도출됐습니다. 이러한 라이브러리를 바탕으로 현재 우리는 10개 이상의 FDA 임상계획승인(IND)를 받았으며, 허가받은 신약 2종을 보유하고 있습니다. 화합물 라이브러리를 바탕으로 의약화학자들이(medicla chemistry)들이 최적화 방향성을 논의해 물질을 디자인할 수 있습니다."

이후 다양한 실험동물 모델을 바탕으로 임상시험에 진입 가능성을 따진다. 또한 인공지능 기반 신약개발 플랫폼 '허블(HUBLE)' 플랫폼을 활용하는 전략도 구상 중이다.

"실제 신약개발 연구자들이 원하는 것은 인공지능이 시드 몰레큘(seed moleule)의 타겟질환을 비롯해 최적화, 합성 범주(synthesis scheme)까지 제시해 주는 것일 것입니다. 이를 통해 약물대사(DMPK)를 예측하고, 실제 약동학적(pharmacokinetics) 실험이나 다른 약물의 대사(metabolism) 실험을 대체하는 것이 궁극적 목적일 것입니다.

현재까지 우리가 개발한 신약개발 인공지능 알고리즘의 정확도는 대략 80% 수준입니다. 이를 활용해 현재 의약화학자들이 화합물을 디자인하고, 디자인된 화합물을 인공지능 알고리즘을 '허블'에 적용해 합성 여부를 거르는(filterning) 도구로 활용하고 있습니다. 향후 디스커버리 뿐만 아니라 알고리즘을 더욱 고도화 해서 임상에도 적용할 수 있도록 개발을 진행 중입니다."

다양한 화합물 라이브러리와 인공지능 플랫폼을 통해 도출된 신약 후보물질 SKL27969는 우선 교모종과 뇌 전이가 많이 발생하는 폐암을 대상으로 개발이 진행된다. 현재 IND를 위한 연구가 한창 진행 중이다.

"SKL27969은 고형암을 적응증으로 개발 중인 항암제 후보물질입니다. 뇌와 관련된 암종(cancer)을 타겟으로 하기 때문에, 뇌 투과 비율이 높고 타겟 질환에 대한 선택성을 따져 해당 물질을 도출했습니다.

다양한 전임상 모델에서 유의적인 항암(anti tumor) 효능을 입증했고, 동물실험에서도 2주까지 투여한뒤 약물을 끊어도 최소 20일~1개월 정도 항암 효과가 지속됨을 확인했습니다. 이를 통해 현재 IND를 위한 enabling 연구를 진행 중입니다.

향후 우리가 개발한 약물이 교모세포종 환자 등 뇌전이 암을 가진 환자들의 생존기간을 늘리는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 예상하고 있습니다."