줄기찬 연구가 빚어낸 ‘줄기세포 치료제’
  • 노진섭 (no@sisapress.com)
  • 승인 2011.09.27 16:43
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심근경색 치료에 쓸 ‘세계 1호’ 국내 개발 성공…식약청의 시판 승인도 받아 본격 ‘처방’ 들어가

▲ 지난 9월16일 이명박 대통령이 서울 종로구 서울대병원 의생명연구원 줄기세포연구실을 방문해 급속 냉동된 줄기세포 보관 샘플 박스를 보며 질문하고 있다. ⓒ연합뉴스

지난 7월1일은 세계 최초의 줄기세포 치료제가 세상에 나온 날로 기록되었다. 그것도 한국인의 손에 의해 만들어졌다. ‘메이드 인 코리아’를 붙인 줄기세포 치료제는 올해와 내년에도 줄줄이 이어질 전망이다. 세계적인 성과를 보고받은 이명박 대통령은 지난 9월16일 서울대 의생명연구원을 방문해 줄기세포 연구 성과를 확인했고, 이어 19일에는 제74차 라디오 연설을 통해 줄기세포 산업을 IT 산업에 이어 신성장 동력 중점 산업으로 육성한다고 발표했다.

대통령이 직접 줄기세포를 챙기는 배경에는 줄기세포 치료제가 ‘연구’ 영역에서 ‘상품’ 영역으로 들어섰다는 판단이 작용했다. 사실 줄기세포라는 말은 그동안 귀에 딱지가 앉을 만큼 익숙해졌지만, 피부로 느낄 정도는 아니었다. 신기루처럼 여겨졌던 줄기세포 치료제가 현실로 나올 수 있었던 데에는 연구자 세 명의 역할이 컸다. 김현수 파미셀 대표(47), 오원일 메디포스트 생명공학연구소장(49), 정형민 차병원 줄기세포연구소장(47)이 그들이다.

10년간 5백억원 쏟아부은 뒤 ‘결실’

세계 1호 줄기세포 치료제는 김현수 파미셀 대표가 만들어냈다. 혈액종양내과 전문의 출신인 김대표는 대학병원 의사 시절에 골수 이식 수술을 하면서 성체 줄기세포의 가능성에 매료되었다. 그는 2002년 벤처기업을 세워 줄기세포 치료제 개발에 뛰어들었다. 그때까지만 해도 그는 수많은 줄기세포 벤처기업인 중 한 사람에 불과했다. 별다른 수입 없이 10년 동안 5백억원을 연구·개발에 쏟아부었고, 이른바 ‘황우석 사태’로 줄기세포 연구에 대한 불신이 커져 자금 투자가 끊기는 위기를 맞기도 했다. 그럼에도 줄기세포 치료제 개발에 매달렸고, 2007년 임상시험에 들어간 지 5년 만에 치료제를 개발하는 데에 성공했다.

아무리 오랫동안 연구하더라도 박사 논문을 써서 통과하지 못하면 박사 학위를 받을 수 없는 것처럼, 신약도 임상시험을 통해 효능과 안전성이 확인되어야 ‘치료제’라는 명칭을 얻을 수 있다. 식품의약품안전청은 지난 7월1일 이 치료제의 시판을 승인함으로써 ‘치료제’라는 이름을 붙여주었다.

김대표가 만든 줄기세포 신약은 심근경색 치료제이다. 심장에는 세 개의 주요 혈관(관상동맥)이 있는데, 단 한 개의 혈관이라도 막히면 산소와 영양이 심장 세포에 공급되지 않아 심장근육이 죽는 상황(괴사)이 생긴다. 이것이 심근경색이다. 연간 7만명가량이 병원을 찾을 정도로 흔한 질환이다. 신속하게 치료를 받지 않으면 심장이 멈춰 사망할 수 있다. 막힌 혈관을 뚫어주는 시술을 받고 피떡(혈전)이 생기지 않는 약(혈전용해제)을 복용해야 한다.


올해 안에 100개 병원에서 사용 기대

이런 치료를 했는데도 위험한 환자들에게 줄기세포 치료제를 사용한다. 줄기세포 치료제 임상시험을 진행했던 최동훈 세브란스 심장내과 교수는 “혈관을 뚫는 시술(스텐스 삽입)과 혈전용해제 투여 등의 치료를 다 했는데도 실패할 수 있다. 심근경색은 통증이 생긴 후 12시간 내에 병원에서 치료를 받아야 하는데, 병원에 너무 늦게 오면 심장 괴사가 많이 또는 광범위하게 진행되어 치료 효과가 적다. 또 심장혈관 중에서 큰 혈관(관상동맥) 또는 심장혈관 윗부분이 막히면 일부가 아니라 전체 심장세포가 죽기 때문에 치료하기가 쉽지 않다. 이런 환자에게 줄기세포 치료제를 권할 수 있다”라고 설명했다.

의사의 판단에 따라 줄기세포 치료제가 필요한 사람은 자신의 엉덩이뼈 등에서 골수를 뽑아내는 과정에 들어간다. 골수에서 줄기세포를 추출하는데, 그 수가 적기 때문에 3~4주 동안 수천만 개에서 수억 개 이상으로 배양한다. 이렇게 만들어진 치료제를 18시간 내에 환자의 심장 정맥으로 투여하면 줄기세포가 심장혈관을 따라 심장근육까지 이동한다. 그곳에서 새로운 혈관이나 근육 세포로 분화하는 것이다. 그러면 심장 기능이 좋아지는데, 심장에서 온몸으로 피를 내뿜는 박출량이 이전보다 5% 정도 높아진다. 5%는 미미해 보이지만 중증 환자에게는 생명이 달린 수치이다. 예컨대 사람의 정상 박출량은 55%가 마지노선이다. 그 이상이면 정상이고, 50~55%는 약간 감소한 상태이다. 45% 이하로 떨어지면 합병증으로 인해 환자의 사망률이 증가한다. 이런 사람에게 5%는 생사를 가르는 요인이 될 수 있다.

치료 과정은 비교적 간단해 보이지만 이 치료제를 만드는 일은 녹록지 않다. 세계 각국에서도 이 치료제를 만들기 위해 노력했지만, 번번이 실패한 원인은 심장이 쉼 없이 움직이는 장기이기 때문이다. 1분 동안 80회 이상 뛰기 때문에 줄기세포가 심장 세포에 붙지 못하는 것이다. 김대표가 연구하는 동안 힘들었던 부분이다. 무엇보다 심혈을 기울인 부분은 약의 안전성이다. 신약은 효과보다 우선 안전성이 확보되어야 한다. 아무리 효과가 뛰어나도 안전하지 않으면 신약으로 탄생하지 못한다. 줄기세포는 단 한 개의 세균에 감염되어도 치료제로 사용할 수 없다. 식약청도 이 줄기세포 치료제에 대한 시판 승인을 검토하는 과정에서 안전성을 집중적으로 확인했다.

이 치료제는 주사를 한 번 맞는 데 1천5백만원으로 비싼 편이다. 하지만 8월 한 달 동안에만 여러 병원에서 10건의 처방이 내려졌고, 9월 말 첫 줄기세포 치료제가 사용된다. 김대표는 올해 안에 국내 100개 병원에서 줄기세포 치료제를 사용할 수 있도록 영업하고, 3년 안에 1천2백억원 이상의 매출을 올릴 수 있을 것으로 전망했다. 이 회사의 지난해 매출은 31억원이었다. 그러나 앞으로도 유념할 점이 있다. 예상하지 못한 부작용을 살피는 일이다. 사실 줄기세포로 인한 최악의 부작용은 암이다. 암은 하루아침에 생기는 것이 아니므로 장기간 관찰할 필요가 있다. 김대표는 “앞으로 3~5년 동안 줄기세포 치료제를 투여한 환자를 꾸준히 추적 관찰하면서 안전성과 유효성을 재확인하는 과정을 거칠 계획이다”라고 말했다.

ⓒ파미셀 제공
김현수 파미셀 대표는 연세대 원주의대 졸업, 아주대 의대 종양학 석사 출신으로 아주대병원 혈액종양내과 교수직을 역임했다. 

줄기세포 치료제를 2회 이상 투약하면 효과가 커질까?

현재는 1회 투약으로 정했는데, 횟수를 2회로 늘렸을 때 심장 기능이 더 좋아지는지를 살피는 임상시험을 진행할지를 검토 중이다. 또는 1회 투약이라도 세포 수를 지금보다 더 늘려 주입하면 효과가 커지는지도 확인할 필요가 있다.

다른 사람의 줄기세포를 이용할 수는 없는가?

이번에 개발한 치료제는 자신의 줄기세포(자가 줄기세포)를 이용하므로 면역 거부 반응이 없다. 그러나 한 번 골수를 채취해서 그 환자 한 명에게만 사용해야 하는 단점이 있다. 따라서 다른 사람의 줄기세포를 이용한 치료제를 개발하는 것도 계획하고 있다.

시판이 임박한 다른 줄기세포 치료제는 어떤 것이 있나?

급성 뇌경색 치료제와 만성 척추손상 치료제가 임상시험 마무리 단계(3상)에 있다. 내년에는 시판 승인을 받을 것으로 예상한다.



‘세계 2호’ 관절염 치료제도 출시 임박

세계 2호 줄기세포 치료제도 한국인의 손에 의해 탄생했다. 이미 임상시험은 마쳤고, 그 결과를 현재 식약청이 검토하고 있다. 빠르면 올해 안에 시판 허가가 나올 것으로 보인다. 이 치료제는 관절염, 무릎 연골 손상 치료에 쓰인다. 즉, 세계에서 가장 흔한 질환으로 꼽히는 퇴행성 관절염·류머티스성 관절염 치료제이다. 수요가 많은 만큼 세계 각국이 줄기세포 치료제 개발에 매달리고 있는데, 한국이 선수를 친 셈이다.

그 핵심 인물이 오원일 메디포스트 생명공학연구소장이다. 임상병리학 전문의 출신인 그는 지난 2004년 서울대 의대 후배인 양윤선 메디포스트 대표와 의기투합했다. 제대혈(탯줄 내 혈액)에서 뽑은 줄기세포를 이용해서 관절염을 포함한 무릎 연골 손상 치료제를 개발하기로 한 것이다. 2005년 임상시험을 시작한 지 6년 만인 올해 초에 성공적인 치료제 개발에 성공했다. 줄기세포 치료제로는 세계 2호이지만, 다른 사람의 줄기세포(타가 줄기세포)를 이용해서 만든 치료제로서는 세계 1호 제품이다.

산모의 기증 동의를 얻어 채취한 제대혈에서 줄기세포를 분리해 배양한 뒤 손상된 무릎 연골에 주사하면 연골이 재생되는 것을 확인했다. 다른 사람의 제대혈에서 뽑은 줄기세포를 이용하므로 면역 거부 반응이 생길 것 같지만 그렇지 않다고 한다. 제대혈에서 추출한 줄기세포에는 면역 거부 반응이 거의 생기지 않는 특성이 있다. 게다가 줄기세포를 투여하는 관절 부위도 거부 반응이 잘 일어나지 않는 조직이다.  

운동 등으로 연골이 손상을 입거나 노화로 퇴행성 관절염을 앓는 사람이 국내에만 약 5백만명에 이른다. 고령화가 가속화되는 데다 발병 연령이 과거 60대에서 최근에는 50대로 낮아지면서 무릎 연골 손상 환자 수는 꾸준히 증가하는 추세이다. 그렇다고 모든 환자가 줄기세포 치료를 받을 수 있는 것은 아니다. 이미 무릎 연골이 너무 많이 손상된 사람은 인공 관절로 교체하는 치료가 최선이다. 또 증상이 가벼운 사람은 진통제만으로도 해결할 수 있다. 오소장은 “무릎 연골 손상이 너무 경미하거나 심하지 않은 사람이 이 줄기세포 치료제 투여 대상인데, 연간 10만~25만명에 이를 것으로 추산된다. 이 줄기세포 치료제로 연간 2천억원의 매출을 기대하고 있다”라고 말했다.

위의 두 신약은 성체 줄기세포를 이용한 치료제이다. 신체 조직에서 뽑아낸 성체 줄기세포는 재생할 수 있는 기관이 한정적이다.

ⓒ메디포스트 제공
오원일 메디포스트 생명공학연구소장은 서울대 의대 임상병리학과 졸업, 같은 학교 대학원 임상병리학 박사 출신으로 삼성서울병원 임상병리학과 교수직을 역임했다.

퇴행성 관절염 줄기세포 치료제의 수출 계획은?

올해 2월 미국 식품의약국(FDA)의 허가를 받고 미국 현지에서도 임상시험에 들어갔다. 외국 기업의 줄기세포 치료제가 미국 FDA 허가를 받고 임상시험에 들어간 것은 최초이다. 미국에서 임상시험 결과가 나오면 현지 판매도 가능할 것으로 본다. 또 (세계 수출 확대를 위해) 현재 세계 10위권에 드는 다국적 제약사 3~4곳과 파트너십을 협의하고 있다.

이 치료제가 시판되면 가격은 얼마인가?

국내에서 시판 중인 연골세포 치료제의 보험 약값이 6백50만원이다. 인공 관절 재료비는 50만~3백만원이고 수술비까지 합하면 8백만~1천만원이다. 이런 점을 고려해 가격을 결정할 계획이다. 시장 진입, 환자 부담, 해외 진출 등도 고려하겠다.

시판이 임박한 다른 줄기세포 치료제로는 어떤 것이 있나? 

조혈모세포 이식을 돕고 이식 부작용을 크게 줄이는 치료제가 임상시험 2상을 마쳤고, 3상을 준비 중이다. 내년쯤 상품화할 수 있을 것이다. 알츠하이머성 치매 치료제도 임상시험(1상) 중이다. 이 치료제는 알츠하이머 원인 물질 중 하나인 ‘아밀로이드 베타’라는 단백질의 축적을 차단하고 뇌 신경세포를 재생한다. 폐 질환 치료제도 임상시험(1상)을 진행하고 있다. 손상된 폐 조직을 재생하고 염증을 감소시키는 효과를 낼 것으로 기대한다.



배아 줄기세포 치료제도 한국에서 나온다

이를 뛰어넘기 위해 배아 줄기세포에 대한 연구가 세계적으로 진행되고 있다. 사람의 난자를 이용하는 배아 줄기세포는 신체 모든 기관으로 변하므로 ‘만능 세포’라고도 불린다. 그만큼 활용성이 크다. 과거 황우석 박사가 연구했던 줄기세포가 이 세포이다. 지금은 정형민 차병원 줄기세포연구소장이 배아 줄기세포 치료제를 개발하고 있다. 정소장이 개발 중인 배아 줄기세포를 이용한 망막 치료제는 실명 위기에 놓인 사람들에게 광명을 찾아줄 것으로 보인다.

사물의 상(像)이 맺히는 눈의 망막이 어떤 이유로든 손상되면 사물을 보아도 중심 부위가 까맣게 보인다. 점점 시력이 떨어지면서 결국 실명한다. 이것이 50세 이상에서 실명 원인 1위인 건성 황반변성증이다. 미국에만 1천만명, 한국에도 50만~100만명이 이 질환을 앓고 있는 것으로 추산된다. 현재 치료제가 없어서 줄기세포를 이용한 실명 치료제가 개발되면 세계적으로 큰 반향을 일으킬 전망이다. 이 치료제의 세계 시장 규모는 4조원에 이른다.  

정소장은 배아 줄기세포를 망막에 이식한 후 손상된 망막이 재생한다는 결과를 동물실험에서 확인했다. 망막 재생으로 시력을 회복한 것이다. 그가 개발한 치료제는 ‘쥐 눈을 뜨게 한 약’이라는 별명이 붙었다. 다음은 사람에게 적용해보는 임상시험인데, 문제는 사람이 될 수 있는 난자(배아세포)를 이용한다는 점에서 윤리적 논란이 있었다. 정소장은 배아 줄기세포 상태로 사람 몸에 주입하는 것이 아니라 망막세포로 만들어 망막에 이식하는 방법을 사용하므로 윤리적 문제를 비켜갔다.

망막세포로 분화된 세포 5만~20만개를 망막에 직접 이식하면 그곳에서 자리를 잡고 증식하면서 망막을 재생하는 것이다. 이런 점을 인정해 국가생명윤리심의위원회가 지난 4월 국내 최초로 임상시험을 허가했다. 18개월 임상시험에 들어간 정소장은 미국에서도 동시에 임상시험을 진행하고 있다. 임상시험을 마치고 제품화하면 더 이상의 시력 악화를 예방할 수 있을 뿐만 아니라 시력을 40~60% 정도 회복시켜 실명을 막을 수 있을 것으로 기대된다.

베아 줄기세포 치료제를 개발하기 위한 임상시험은 전세계에서 두 건뿐이다. 미국의 제론(geron) 사가 지난해 10월 척수손상 치료제 임상시험을 시작했다. 정소장은 1년 정도 늦게 시작했지만 제품화는 더 빠를 것으로 보인다. 즉, 세계 1호 배아 줄기세포 치료제도 한국인의 손에 의해 만들어지는 셈이다. 정소장은 “제론 사의 척수손상 치료제 임상시험은 5년 이상 걸린다. 우리가 진행하는 임상시험보다 길다. 따라서 한국에서 세계 최초의 배아 줄기세포 치료제가 나올 가능성이 매우 크다”라고 판단했다.

ⓒ차바이오앤디오스텍 제공
정형민 차병원 줄기세포연구소장은 건국대 졸업, 같은 대학 대학원 분자발생학 박사 출신으로 포천중문의대 해부학과 교수, 세포유전자치료연구소장직을 역임했다.

성체 줄기세포를 이용할 수는 없을까?

현재는 망막 손상에 의한 실명증에 대한 성체 줄기세포 치료제가 없다. 따라서 배아 줄기세포와 성체 줄기세포 치료제의 효과를 직접적으로 비교하기는 어렵다. 향후 5~10년 정도 지나면 특정 질환에 대한 배아 혹은 성체 줄기세포 치료제의 효과를 비교하는 것이 가능할 것 같다. 환자나 의료진 입장에서 볼 때, 다양한 세포 치료제를 개발하는 것이 질병을 극복하는 데 더 효과적일 것이다.

이번에 개발한 망막 치료제로 기대하는 경제적 이득은 얼마인가?

임상시험이 진행되는 동안 검토할 문제이다. 외국은 세포 치료제의 비용을 1만~3만 달러로 책정하고 있으므로 그 기준에 따르지 않을까 예상한다.

수출도 계획하고 있는가?

차병원 그룹은 세포 치료 전문 병원을 설립·운영할 예정이다. 치료제가 없는 희귀 난치병 치료를 받기 위해 세계의 환자들이 찾아올 것으로 판단한다.

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