[과학의날] 생명연, '바이오경제' 시대 문 활짝

생명과학 분야 원천기술 개발·보급 앞장
난치성 암 해결, NK치료세포 완성 성큼

한국생명공학연구원(KRIBB) 전경.

인류가 존재한 이래 인간은 끊임없는 호기심 속에 자신들의 삶의 질을 높이기 위해 노력했다. 그 결과, 인간은 주어진 것이라 믿었던 인간 생로병사의 비밀을 찾아냈다. 인간의 질병 치유와 수명 연장, 식량 대량생산 등이 가능해졌다.

하지만 인류에겐 아직도 풀어야 할 숙제가 많다. 사스와 메르스, 코로나19 같은 신·변종 감염병도 나타나 새로운 문제를 던지는 중이다. 한국생명공학연구원(KRIBB·이하 생명연)은 국내 대표 바이오 분야 전문기관으로, 끊임없는 탐구와 연구를 통해 답을 찾고 있다.

중도일보는 과학의날을 맞아 KRIBB의 그동안 발자취와 미래전략을 들여다봤다. 

KRIBB은 1985년 설립 이래 국가적 연구개발 수요에 대응해 국내·외 연구거점 마련, 기초 원천 연구, 인프라 구축, 바이오 생태계 조성 등에 앞장서왔다. 이후 감염병, 생명노화, 기후·환경변화 등 생활문제 해결을 위한 바이오 핵심 기술 개발에도 전력을 다해왔다. 

국가 생명과학기술 혁신과 바이오산업 발전을 선도해온 것이다. 

생명연은 기초연구에서부터 보건의료·식량증산·바이오신 소재·신에너지 개발에 이르기까지 첨단 생명공학 연구성과를 거뒀다. 이를 바탕으로 35년간 국가 바이오 분야 경제 발전을 선도했다. 또한 향후 미래 먹거리 분야로 주목받고 있는 바이오 분야에 대한 연구를 수행해 인간 본질적인 질문에 대한 답을 찾는 국내 바이오 분야 대표 연구기관으로 자리매김했다.

생명연은 김장성 원장 취임 이후 '건강한 삶과 바이오경제를 구현하는 글로벌 리더'라는 비전 아래 미래 바이오 성장동력 창출, 국가 아젠다 해결, 바이오인프라 선진화를 전략목표로 세웠다. 바이오경제란 바이오 기술이 건강한 삶, 풍요롭고 안전한 먹거리, 쾌적한 환경을 제공해 인류 복지와 경제성장을 달성하는 새로운 경제 패러다임을 뜻한다.

바이오 기술 발전과 응용에 힘입은 바이오경제 시대가 도래하면서 바이오는 타 분야 기술과 융합을 통해 새로운 부가가치 창출이 가능한, 신기술·신산업을 이끄는 4차 산업혁명의 핵심 분야로 꼽힌다.

이런 가운데 생명연은 난치성 암 환자의 삶에 희망과 축복이 돼 줄 NK 세포치료제 완성에 성큼 다가섰다. NK 세포치료제는 다양한 항암면역치료 플랫폼으로 활용돼 난치성 암환자 치료에 적극적으로 사용될 수 있다. 인류와 난치성 암과의 전쟁에서 승기를 잡는 중요한 역할을 생명연이 맡고 있는 것이다. 

▲난치성 암 해결의 유일한 희망, NK 세포치료제= 현재 암 치료에선 암 상태에 따라 주로 수술치료·항암제 치료·방사선치료가 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 생존율이 70% 수준에 머물고 있고 많은 연구개발에도 재발, 전이 등 난치성 암의 치료율은 더욱 낮다. 폐암·췌장암 등 난치성 암의 생존율은 10%대 수준이다.

세포치료는 세포의 조직과 기능을 복원시키기 위해 환자 자신이나 타인 또는 다른 동물의 체세포를 채취해 증식시키거나 줄기세포를 원하는 세포로 분화시키는 등 일련의 행위를 통해 각종 질환을 치료하는 방법이다. 적용 범위가 넓고, 화상이나 암, 치매 등 각종 난치성 질환 치료에 무한한 가능성을 가진 새로운 치료방법으로 주목받고 있다.

NK세포(Natural Killer Cell·자연살해세포)는 면역세포의 일종으로, 암세포를 직접 찾아내 파괴하는 대표적인 암 파괴 세포다. NK세포는 비 특이적인 암 살상능력이 있어 이 특성을 이용해 다양한 암 종에 대한 항암면역치료에 효과적으로 적용할 수 있다. NK세포는 자기 세포뿐만 아니라 타인의 세포도 활용할 수 있어 기성품 치료제로 사용이 가능하다.

▲생명연의 NK 세포치료제 개발 노력=NK 세포치료의 과제는 양적으로 임상에 적용할 수 있는 충분한 세포 수를 얻는 것이고, 질적으론 항암능력이 뛰어난 NK세포를 만드는 것이다. NK세포 치료기술은 제4세대 NK세포치료 기술로, 이미 성숙된 NK세포를 증폭하는 기술과 차별된다.

성체줄기세포 분화를 이용하는 기술로 조혈줄기세포 분화를 조절하는 독창적인 기술로, 기존과 다른 새로운 분화조절을 핵심기술로 활용해 다양한 분화과정을 거친 NK세포를 생산할 수 있다.

연구팀은 이를 바탕으로 비임상을 여러 암 모델에서 수행해 NK세포의 항암효과를 측정했다. 이후 서울아산병원 혈액종양팀과 공동으로 공동임상연구실을 구축했고, 식약청 승인 아래 암환자를 대상으로 연구자 임상도 진행했다. 기초연구를 바탕으로 임상연구까지 다양한 작업을 진행하며, 우수 연구개발 성과를 거뒀다.

면역치료제연구센터 최인표 박사팀과 서울아산병원 혈액내과 이규형 교수팀으로 구성된 공동연구진은 NK세포를 이용한 불응성 급성 골수성 백혈병(이하 백혈병) 효과에 대한 임상 2상 결과 반일치 골수이식 후 NK세포를 투여할 경우 투여하지 않은 환자그룹에 비해 재발률이 절반 수준으로 낮음을 확인했다.

최 박사는 "1991년 생명연 면역학실에 처음 들어온 이후 30년간 끊임없이 면역학 연구에 매진했다"며 "좋은 성과를 낸 것은 오랜 기초연구가 있었기 때문이며, 처음엔 소통이 쉽지 않아 적지 않은 조정 기간이 필요했지만 서로 회의하고 함께 연구하면서 그 간극을 좁힐 수 있었다"고 설명했다.

▲세포 치료제 연구는 어디까지 왔나=NK세포 관련 CiM(융합연구단) 이후 생명연 면역치료제연구센터에서는 CAR-NK세포치료제, 역분화기술을 이용한 iNK (induced NK) 세포치료제 등의 연구가 활발히 수행되고 있다. 유전자 세포치료제 영역을 개척하고 있는 것으로, 동물모델에서도 좋은 연구 결과들이 나와 후속 연구를 통해 보다 좋은 세포치료제가 개발될 것으로 기대를 모은다.

CAR-NK치료제는 NST에서 주관하는 창의형융합연구사업(미래형 유전자편집 항암면역세포치료제 개발)으로, NK세포에 특화된 CAR 유전자 디자인을 플랫폼으로 개발 중이다. 환자맞춤형 CAR-NK세포치료제의 항암 효능과 안전성을 최적화시키는 미래형 원천기술을 개발하고 있다.

향후 다양한 암 환자 상황에 맞는 바이오마커 개발 및 여러 항암제와 병행치료가 가능한 혼합 NK세포치료제 개발이 이루어진다면 좀 더 활용성과 효능이 높은 치료제로 발전할 수 있다는 게 생명연의 설명이다.

▲다양한 항암면역치료제 플랫폼으로 활용=NK 세포치료제는 다양한 항암면역치료제의 플렛폼으로 활용될 전망이다. 항체, 항암제, 유전자 등과 혼합해 난치성 암환자 치료에 적극적으로 사용될 전망이다. 기존 치료제로 한계가 있어 치료가 어려운 난치성 암을 정복할 수 있도록 바이오마커 발굴, 인공지능 활용기술 등과 접목해 보다 정밀한 맞춤 치료기술로 발전시킬 계획이다.

김장성 원장은 "NK 세포치료제는 차세대 항암면역치료로 급부상하고 있으며, 특히 치료 비용 측면에서 상업적으로 유리한 장점들을 가지고 있다"며 "생명연이 기술이전 기업과 향후 지속적인 기술 지원 및 협력을 통해 임상을 거쳐 신약개발을 성공하게 되면 항암치료제 시장에 새로운 패러다임 전환을 가져올 수 있을 것"이라고 강조했다.
송익준 기자