6 BIOSAFETY Vol.10 No.2
바이오의약산업과GMO
조정숙ㅣ [email protected]한국바이오안전성정보센터(KBCH) 정책팀
바이오산업은 다방면으로 분류될수있는데, 본고에서는이중바이오의약산업현황과GMO에서유래하는의약품의개발동향에대해알아보고자한다.
바이오산업은 바이오기술(Biotechnology, 이하‘BT기술’)을 바탕으로 생물 자체
또는 그들이 가지는 고유의 기능을 높이거나 개량하여 자연에는 극히 미량으로
존재하는 물질을 대량으로 생산하거나 유용한 생물을 만들어내는 산업을 말한다.
이는기존에우리가알고있는화학, 정보통신, 의약, 농업, 식품산업과같이제품을
바이오산업
“바이오기술경영 및 규제에 대응하는 서울시의 바이오산업 추진방향고찰, 김문기
1)
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
기반으로분류하는타산업과는달리새로운형태의 Biotechnology-based 산업을
말하는데, 최근에는 Bioscience-based 산업으로그영역이확대되고있는추세를
보이고있다1).
바이오산업에 많이 활용되는 BT기술은 유전자재조합기술, 세포융합기술, 대량
배양기술, 바이오리액터(Bioreactor)기술 등이 있는데, 특히 유전자재조합기술은
의약품 제조 분야에서 당뇨병 특효약인 인슐린과 암 치료에 이용되는 인터페론의
생산을가능하게하였다.
바이오산업은 다양한 분야에서 BT기술이 적용되고 응용되고 있어 바이오산업에
대한 국제표준산업분류가 이루어지지 못한 실정이다. 우리나라는 지식경제부가
1994년부터 바이오산업을 8개 분야로 분류하였으며, 2008년 1월 기술표준원에서
8개로 코드화하여 국가표준 KS M 1000(바이오산업 분류코드: Bioindustry
Classification Code)을제정한바있다(표1).
이렇듯 바이오산업은 다방면으로 분류될 수 있는데, 이 중 바이오의약품 관련 산업
현황, 그리고GMO 유래의약품에대해알아보고자한다.
표 1. 바이오산업 분류
대분류 중분류
항생제, 항암제, 백신, 호르몬제, 면역제제, 혈액제제, 성장인자, 신개념치료제, 진단키트,
동물약품, 기타 바이오의약품
바이오고분자, 산업용효소및시약류, 연구실험용효소및시약류, 바이오화장품및
생활화학제품, 바이오농약및비료, 기타 바이오화학제품
건강기능식품, 아미노산, 식품첨가물, 발효식품, 사료첨가제, 기타 바이오식품
환경처리용미생물제제, 미생물고정화소재및설비, 바이오환경제제및시스템, 환경오염
측정시스템, 기타 바이오환경제품및서비스
DNA칩, 단백질칩, 세포칩, 바이오센서, 바이오멤스, 기타 바이오전자제품
바이오반응기, 생체의료기기및진단기, 바이오공정및분석기기, 공장 및공정설계, 기타
바이오공정및기기
바이오연료, 인공종자및묘목, 실험동물, 유전자변형동·식물, 기타 바이오에너지및자원
바이오정보, 유전자관련분석, 단백질관련분석, 연구개발, 바이오안전성및효능평가, 진단
및보관, 기타 바이오검정, 정보개발서비스
바이오의약산업
바이오화학산업
바이오식품산업
바이오환경산업
바이오전자산업
바이오공정및
기기산업
바이오에너지및
자원산업
바이오검정, 정보서비스및연구개발산업
2)
3)
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바이오의약품은화학합성이아닌, BT기술을바탕으로생물체의기능및정보를활용
하여만들어지는의약제제를말한다. 현재까지개발된바이오의약품은주로유전자
재조합기술을 활용한 백신과 조혈촉진인자(Etythropoietin, 이하‘EPO’)로 대변
되는치료용단백질로구분된다.
최근에는 면역세포와 무한 증식이 가능한 암세포의 융합을 통해 선택적으로 작용
하는 항체를 생성하는 기술을 바탕으로 한 항체치료제, 사람으로부터 분리/배양
등 특수한 조작을 통해 제조된 세포 및 조직으로 치료를 진행하는 세포치료제,
DNA(유전자치료)나 RNA(안티센스치료제)를이용한유전자치료제와같은새로운
개념의바이오의약품이활발하게연구개발되고있다2). 한편바이오의약품의종류는
에정리하였다3).
표 2. 바이오의약품의 종류
종류 비고
단백질치료제 1980년대 인슐린, 사람 성장호르몬, EPO 등의 1세대 바이오의약품
- 항체치료제특정항원과결합하여질병세포를공격하는항체를통해질병을치료
(암, 자가면역질환으로치료하는방식으로단백질치료제의일종).
세포치료제 사람유래세포, 피부각질, 연골, 뼈 세포치료제등이상용화
유전자치료제 벡터를이용하여유전자세포내치료물질을전달하는질병치료로개발초기단계
- 안티센스치료제mRNA와 상보적으로결합하는안티센스를통해특정유전자발현을억제하여
질병을치료하는방식으로유전자치료제의일종
1
2
3
바이오의약품
Guide to Biotechnology2008
한국신용평가, 2008, 국내바이오의약품의진화, 최영
□ 조혈촉진인자(Etythropoietin, EPO) : 적혈구의 생산을 촉신시키는 호르몬으로 우리 몸의 신장에서 만들어지는 물질임. 빈혈, 만선신부적증, 대수술 및 암 환자의 치료를 위해 이러한 인간 EPO를CHO세포나 유전자변형 동물의 유즙이나 혈액에서 생산하려는 노력이 국내외적으로 진행되고있음. 국내의 경우 농촌진흥청이 유즙에서 인간 EPO를 생산하는 유전자변형 돼지(새롬이)를 5세대까지 생산한 바 있음.
용어설명
4)
LG 주간경제, 2007, ‘기로에 선국내 바이오산업’, 고은지
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
바이오의약품은인체내에서질병에대항하여생산되는단백질들로질병에특이적
으로작용하여그효과가높으며, 희귀질병치료에많은공헌을하게되었다. 전통
적인 신약개발 방식인 화학 합성 의약품에 비해 부작용이 비교적 적고, 임상시험
성공률도 높은 장점을 가지고 있다4). 이렇듯 희귀 질병 치료제를 포함한 바이오의
약품 개발에는 유전자재조합기술, 대량발효기술, 고도의 단백질 정제기술 등 첨단
기술이 요구되기 때문에 기술 우위에 따른 독점권이 강하고, 고부가가치를 생성할
수있게된다. 실제로주요생명공학기업들의바이오의약품판매는증가되고있으며,
기업매출에서차지하는비중이커지고있다(표3).
2002년부터2007년도까지바이오의약품의실제소비정도는연평균16%정도성장
하였고, 백신의경우는매년 19.3%의성장세를나타냈다. 그러나전통적인저분자
의약품은 3.7%정도에 지나지 않는다. 전체 의약품 시장에서 바이오의약품이 차지
하는비중은 2002년 9%에서 2007년 15%까지성장하였고, 앞으로이러한추세는
지속될것으로예상된다5)(그림1).
표 3. 생명공학기업의 2008년 판매실적
의약품 회사 질병2008년판매액 2007년판매액 전년대비
(백만 달러) (백만 달러) 증감(%)
Enbrel Amgen Arthritis 3,598 3,230 11.39
Neulasta Amgen Neutropenia 3,318 3,000 10.60
Aranesp Amgen Anemia 3,137 3,614 -13.20
Avastin Genentech Metastatic colorectal cancer 2,686 2,296 16.99Rituxan Genentech Non-Hodgkin's lymphoma 2,587 2,285 13.22
Epogen Amgen anemia 2,456 2,489 -1.33
Avonex Biogen-IDEC Multiple sclerosis 2,181 1,867 16.82
Truvada Gilead HIV 2,110 1,590 32.70
Keppra UCB Epilepsy 1,591 1,326 19.98
Atripla Gilead HIV 1,570 903 73.86
출처 : Burrill & Company 2009 (일부발췌)
그림 1. 전체 의약품 시장에서의 바이오의약품 시장규모
5)
ipts, Plant MolecularFarming Opportunities andChallenges, 2008
출처 : Who Owns Nature? Corporate Power and the Final Frontier in the Commodification of Life, etc Group, 2008
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바이오의약품은생명공학기술의발달과함께성장하였고, 특히유전체정보해석과
그에따른유전자재조합기술의활용이두드러지고있다.
초반의 의약품들 역시 일반 미생물에서 생산되고 정제되었지만 BT기술이 도입되
면서 그 효율성이 높아졌고, 1982년에는 최초로 유전자변형 미생물에서 생산된
인슐린이미국식품의약국(FDA)의승인을받았다.
바이오의약품 시장이 성장하는데 있어 주요 장애 요인으로 작용하는 것은 다양한
기술의접목과개발과정이까다롭다는이유에서책정되는높은가격과대량생산이
원활치 않아 공급에 문제가 발생한다는 점이다. 이와 같은 공급 부족의 문제를
극복하기 위해 세포 및 혈액 기반에서 생산하는 것이 아니라, 유전자변형동·
식물을 이용하는 방안이 제안되고 있고, 많은 연구가 이루어지고 있다. 일례로
유전자변형 염소에서 생산된 의약품인 에이트린(Atryn)은 2006년 유럽 식약청
(EMEA)에 이어 2009년 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받아 판매될 수 있게
되었다(부록2).
1) 바이오의약품의생산시스템별장단점
기존에는 의약품을 미생물, 동물세포 배양 등을 통해 생산하였는데 각각이 갖는
장·단점이있다. 미생물은초기단계부터이용되어왔기때문에이들의메카니즘에
대한 이해도가 높고, 배양이 용이하다는 장점이 있지만 고분자인 의약단백질을
생산하기에는 한계가 있다. 고분자 단백질 생산을 위해서는 동물세포 배양방법이
주로 이용되고 있지만, 오염 가능성과 배양 및 분리정제 등에 따른 생산비용이
높고, 알레르기원을 내포할 수 있다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 최근에는
유전자변형동·식물을이용하여의약품을생산하는노력을하고있는데, 이는동물
세포 배양에 비해 대량 생산에 있어 비용절감 효과가 있지만, 농업생명공학관련
규제를 따라야 하며, 필요한 생산량 및 정확한 생산성 산출이 어려워 이에 따른
상업화결정이지연될수도있다(표4).
GMO에서의의약품생산
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
유전자변형식물을통해의약품을생산하는연구는다양한작물을대상으로실시되고
있고, 소규모시험재배가이루어지고있다. 대표적인작물을대상으로단백질생산
시스템에적합한정도를 에정리하였다.
표 4. 바이오의약품 생산시스템별 장단점
장점 단점
*GMP(Good Manufacturing Practice) : 우수의약품제조시설(참고로의약품생산은 GMP시설허가를받은곳에서만이루어짐.)
박테리아
●규제가정립되어있음.●유전정보가해독되어있음.●배양이손쉽고비용저렴함.
●단백질발현이되지않을수도있음.●유독물질함유가능성이있음.
효모
●“안전하다”고인식되고있음.●사용 역사가김.●비용 저렴함.
●당화(Glycosylation)로 생물학적활성을
잃을수있음.●항원을함유할수있음.
동물세포●분자량이큰단백질생산을위한유일한
방법이었음.
●고가의배지가필요함.●성장속도가느림.●알레르기원함유하거나오염가능성이있음.●정제작업이필수적임.
유전자변형동물
●복합단백질의합성이가능함.●매우 높은발현수준을지님.●대량생산이용이함.●저비용으로생산이가능함.
●경험이적음.●오염가능성있음.●농장의 GMP화*
유전자변형식물
●개발주기가짧음.●저장 및대량생산이용이함.●높은 발현수준을지님.●인간을감염시키는식물바이러스에대해
서알려진바없음.
●토양박테리아, 제초제등새로운오염원
의가능성이있음.●알레르기원함유가능성이있음.
표 5. 작물에 따른 단백질 생산시스템 활용 적합성 판단
작물 생산품 환경 실험 재배 수확/운송/ 정제 2차안전성 안전성 용이성 용이성 저장 과정 가공가능성
옥수수 A B B A A A A
유채 B C A A A B B
대두 B B C A A A B
담배 C A A B C B C
토마토 A B A B C C C
A : best B : moderate C : least
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의약단백질의 생산 목적에 따라 생산시스템 작물을 종자작물(Seed crop), 잎작물
(leafy crop), 과일, 채소, 유지작물중에서선택할수있다. 옥수수, 벼와같은작물
에서의 단백질은 목적하는 단백질의 저장기간이 길다는 장점이 있다. 항체 활성의
변화 없이 3년간 저장할 수 있으며, 분리 정제시 수확된 물질을 대상으로 회분식
배양(Batch culture)이 가능하다. 또한 담배와 알팔파와 같은 잎작물과 비교해
봤을때 산화물이 생기지 않아 과정상 효율을 증대시킬 수 있다. 토마토와 야채의
경우는작물자체를먹는경우이므로경구용백신(먹는백신) 생산에이용될수있다.
2) 바이오의약품생산시스템의비교
생산방법에 따라 다르겠지만 재조합 단백질을 생산하는데 있어 식물을 이용하는
비용은 미생물배양 시스템에서 생산하는 비용의 2~10%, 동물세포 배양 비용의
0.1% 정도이다.
의 생산시스템에 따른 비용 산출은 업스트림(Upstream: 연구개발 단계)에
초점을 맞추어 평가된 것을 정리한 것이며, 다운스트림(Downstream: 분리, 정제
등 생산 단계)관련 비용은 산정하지 않았다. 예로 유전자변형 옥수수를 이용하여
생산된 의약품의 생산비용은 43$/g(다운스트림: 정제 포함) 정도로 예측된다.
총체적인의약품생산비용을살펴볼때유전자변형식물을이용하는것이동물세포를
이용하여 의약품을 생산하는 것보다 70~80%정도의 비용 절감효과를 볼 수 있을
것으로보인다.
이렇듯 바이오의약품 생산에 있어 생산비용은 주요한 요소로 작용한다. 바이오
의약품은 생산비용에 따라 의약품 가격이 결정되기 때문에 이를 저렴한 가격으로
대량공급하는것이주요목표가되고있다. 이는빈곤층및개발도상국등에질병
으로고통받는사람들의보건복지를향상시킬수있는원동력이될것이다.
표 6. 생물체별 의약품 생산비용 비교
생산시스템추정비용(∈/g)
업스트림 다운스트림 포함
효모 77 n.sp
동물세포배양 40-1538 550-5100
유전자변형식물 8-160 24-1300
유전자변형동물 1-77 45-548
n.sp : not specified
6)
IFIC, 2008 FoodBiotechnology : A Study of US ConsumerTrends
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
표 7. 바이오의약품 생산시스템 비교
비용 박테리아 효모 동물세포 유전자 유전자 식물세포배양 변형식물 변형동물 배양
비용 및 시간
비용 Low Medium High Low High Medium
저장비용 Moderate Moderate Expensive Inexpensive Expensive Moderate
생산성 Medium Medium Medium High High Medium
시간 Short Medium Medium controver-sial very long Medium
위험 및 윤리적 우려
위험 Toxins Low 바이러스, 프리온 Low 바이러스, 프리온 Low
공공인식 Low Medium Medium High High
안전성 Low Unknown Medium High High
오염 위험 Endotoxins Low바이러스, 프리온
Low바이러스, 프리온
발암성 DNA 발암성 DNALow
치료 위험 Yes Unknown Yes Unknown Yes
윤리적우려 Low Low Medium Medium High Low
Scale-up
Scale-up High High Very high Very high Low Medium
가능성
Scale-up High High High Low Medium High
비용
** 동물/식물세포배양: 개체및개체생산품이아닌단순세포만을이용하
여물질을생산하는것으로유전자변형동·식물과는차이가있음.
바이오의약품을 생산하는데 있어 생물시스템에 따른 비용, 위험성, 상업화에 따른
각각의특성을 에간략히정리해보았다.
앞에서언급한것외에도바이오의약품생산에는사람들의인식및관련규제등도
많은 영향을 미치게 된다. 일례로 환경단체 및 일반 여론은 유전자변형식물이나
동물이 식품으로 이용되는 것에는 회의적이지만 의약품 생산에 이용되는 것에
대해서는 어느 정도 수용하고 있기 때문에 규제 및 관리만 철저하다면 GMO에서
의약품을 생산하고 이것이 받아들여지는 것이 식품보다는 용이하지 않을까 생각
해본다6).
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표 9. 국내 임상시험 중인 유전자치료제
제조사 제품명 용도별 분류 생산 LMO
동아제약 VMDA3601 허혈성족부궤양증 E. coli
동아제약 GX-12 HIV vaccine E. coli
바이로메드 VM202RY 허혈성심혈관질환 E. coli
동아제약 HB-110 HBV vaccine E. coli
동아대학교, 녹십자 JX594 간암 Vacciniavirus
바이로메드 VM106 CGD Retrovirus
뉴젠팜 쎄라젠 전립선암 Adenovirus
코오롱생명과학 티슈진-C 퇴생성관절염 Retrovirus
대웅제약 DWP-418 두경부암치료제 Adenovirus
출처: 식품의약품안전청
3) GMO 유래의약품개발사례
가. 유전자변형 미생물 유래 의약품 사례
1982년 미국 FDA는 Lilly社가 유전자변형 미생물에서 생산한 인간 인슐린
(Humulin)을승인하였다. 이를기점으로재조합항체, 백신, 성장호르몬등다양한
성분에 대해 개발/생산되고 있다. 예를 들면, 사람 성장호르몬(Protropin, 1985),
인터페론(Intron-A, 1986) 등이 개발되면서 바이오의약산업이 많은 발전을 하게
되었다. 상용화되어있는주요의약품을 에정리하였다.
LMO 자체를의약품으로사용하는것에는유전자치료제와재조합생바이러스백신
등이있는데우리나라의경우, 재조합생바이러스백신은시험연구중이며, 유전자
치료제는국내에서는아직허가받은제품은없으나임상시험중에있다(표9).
표 8. 유전자변형 미생물을 기반으로 생산된 의약품
회사 제품명 주성분 숙주 승인/허가연도
미국 식품의약국(FDA)
Lilly HUMULIN R 인슐린 E. coli 1982
Genentech Protropin polypeptide hormone E. coli 1985
SCHERING Intron A alpha interferon E. coli 1986
BAYERHLTHCARE REFLUDAN lipifudian recombinant S. cerevisiae 1998
식품의약품안전청(KFDA)
동아제약 그로트로핀투주 somatropin E. coli 1996
LG생명과학 디클라제주 somatropin S. cerevisiae 2007
동아제약 동아인터페론알파 인터페론알파 E. coli 1993
출처: FDA와KFDA에등록/승인된의약품목록중유전자변형미생물에서생산된것으로판별가능한제품을선별하였음.
7)
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip. Tip.
나. 유전자변형동물 유래 의약품 개발 사례
GTC Biotherapeutics社가유전자변형염소에서생산한안티트롬빈(상품명: 에이
트린(ATryn))이 2006년 8월 유럽 식품안전청(EMEA)의 승인을 받았으며, 2009년
2월에미국FDA의승인을받았다(부록2).
최근 국내 기업인 (주)제이콤은 GTC Biotherapeutics社와 당뇨병 치료제로 사용
되는인슐린을공동개발및생산사업을최초로추진하기로했다고2009년2월16일에
발표하기도 했다. 이외에도 유전자변형동물을 기반으로 하여 의약품을 생산하고
있는사례들은다음과같다(표10).
다. 유전자변형식물 유래 의약품 사례
생산비용과단백질발현및정제시많은이점을가지고있는식물을통해의약물질을
얻으려는노력을기울이고있다.
대표적인시험연구사례로는캐나다의 SemBiosys社가동물실험을통해홍화에서
생산된심혈관제재인 Apo AI가미생물에서생산된 Apo AI과같은효과를나타낸
다는사실을보고한바있다. 또한, 인슐린을얻을수있는홍화의시험재배를위해
2008년8월미국식품의약국(FDA)에임상시험신청서를제출하였고, 현재(2009년)
영국에서30명을대상으로임상시험중에있다. 이에대한임상시험결과는2009년
1/4분기에발표될것으로예상되었지만아직발표되지는않았다.
의약품외에도식품첨가물또는기타연구용으로이용되는물질의생산에도유전자
변형식물이이용되고있다(표11).
4) 유전자변형동·식물유래의약품시장전망
유전자변형 동·식물을 이용하여 생산된 바이오의약품 시장은 에이트린(Atryn)이
2009년에미국의상업적판매허가를얻어전망이밝다. 이외에도많은의약품들이
GM동·식물 유래 의약품 생산시 갖는 많은 이점으로 2020년까지 120억 달러에
달할것으로추정되고있다(표12)7).
Kalorama Information,Transgenic Animals andPlants in PharmaceuticalResearch andManufacturing, 2006
임상시험 단계는 상업화 이전에 행해지는 것으로 연구 단계 이후의 과정임.
(전임상-임상1상-2상-3상 진행 이후 각 규제기관의 승인을 받아야 함.)
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표 10. 유전자변형동물 유래 의약품의 개발 현황
출처 : Transgenic Animals and Plants in Pharmaceutical Research and Manufacturing 2006
Plant Molecular Farming Opportunities and Challenges, 2008 (일부수정/갱신)
개발회사 제품/단백질 동물 질환 상태
Lactoferrin 소 Cancerous tumors 연구중
MM-093 염소 Autoimmune disease Phase II
GTC Biotherapeutics EMEA 승인
ATryn 염소 Hereditary deficiency
(2006년 8월)
(antithrombin) FDA 승인
(2009년 2월)
Human C1 inhibitor 토끼 Hereditary Angioedema EMEA 심사중
Human lactoferrin 토끼 Infection and inflammation 전임상
Human fibrinogen 토끼 Tissue sealant 전임상
Pharming NV Tissue sealant 소 Trauma& Surgery 전임상
Lactoferrin 소Infection & Inflammatory
FDA 심사중diseases
Collagen 소Medical devices and
전임상aesthetic products
AviGenics, Inc. Alpha interferon 닭 Cancerous tumors Phase II
Version of human Treatment for chemical
PharmAthene(USA) butyrylcholinesterase 염소nerve agents
전임상
(BChE), Protexia
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
표 11. 유전자변형식물 유래 의약품의 개발 현황
개발회사 제품/단백질 식물 병명 상태
인체용
Large Scale Biology CropVarious single-chain
담배비호지킨림프종
Phase IFv antibody fragments (Non-Hodgkin’s lymphoma)
Planet Biotechnology Inc. EaroRx 담배 치아부식증 Phase II
Prodigene Inc. E.Coli heat-labile toxin 옥수수 설사 Phase I
E.Coli heat-labile toxin 감자 설사 Phase I
Arntzen groupHepatitis B virus 감자 B형 간염 Phase Isurface antigen
Norwalk virus 감자 노워크바이러스감염 Phase Icapsid protein (Norwalk virus)
Thomas Jefferson University/ Hepatitis B virus 상추 B형 간염 Phase I
Polish Academy of Sciences surface antigen
Cobento Biotech AS Human intrinsic factor 애기장대 비타민 B12 결핍 Phase II
Lactoferrin 옥수수 위장감염 Phase I
Meristem Therapeutics
Gastric lipase 옥수수낭포성섬유증,
Phase III†췌장염
Protalix Biotherapeutics glucocerebrosidase 당근 가우셔병 Phase III*
Biolex Therapeutics α-interferon 개구리밥 C형간염 Phase II*
SemBioSys Genetics Insulin 홍화 당뇨병Phase I/II†
(2010년상업화전망)
Planet Biotechnologysecretory antibody
담배 치아부식증 유럽연합승인vaccine
CIGB, Cuba vaccine purification 담배 B형 간염 판매중antibody
동물용
Dow Agroscience Poultry vaccine 담배 뉴캐슬병 USDA 승인
Large Scale Biology Corp 인유두종바이러스백신
담배 자궁경부암 개발단계(Papilloma virus)
Large Scale Biology Corp feline parvovirus 담배 전염성장염 개발단계
출처 :1. Transgenic Animals and Plants in Pharmaceutical Research and Manufacturing (2006)
2. Science (2008) Vol. 320, 473~475
3. Plant Molecular Farming Opportunities and Challenges, 2008
* : 임상시험중
†: 2008년임상시험계획
18 BIOSAFETY Vol.10 No.2
향후전망
표 12. 유전자변형동·식물 유래 의약품 시장 전망
수입(백만 달러) 성장률(%)
2006 225
2007 383 70%
2008 1,000 161%
2009 1,800 80%
2010 3,000 67%
2011 5,085 70%
2012 12,200 140%
2013 14,400 18%
2014 17,300 20%
2015 20,700 20%
출처 : Transgenic Animals and Plants in Pharmaceutical Research and Manufacturing, 2006
바이오의약산업은앞으로도지속적으로발달하고그시장이확대될것이다. 세계적인
인구의증가, 인구의노령화, 신종질병발생에대응하기위해서유전체정보수준의
이해를 바탕으로 하는 생명공학이 의약 분야에 많은 영향을 미칠 것이다. 근시일
내에는 특허기간이 만료되는 의약품으로 인한 바이오제네릭에 관심이 높아져 의약
산업 비즈니스 모델에 변화를 일으킬 것이며, 미국 오바마 정부가 헬스케어 부분
특히, 줄기세포분야에많은지원을하고있어다른나라도이의영향을받아투자가
활발해질것으로예상된다. 또한주요선진국말고도개발도상국에서도많은지원
정책을내놓고있으며그중심에생명공학기술과의약부분이관심을한몸에받고있다.
세포배양및미생물, 화학합성을통한의약품생산에비해GMO에서의약품을생산
하는 것은 아직까지 연구 단계에 머물러 있다. 물론 유전자변형 염소의 젖에서
생산된에이트린(Atryn)이라는의약품이미국식품의약국(FDA)와유럽식품안전청
(EMEA)에서 승인을 받아 판매 중에 있지만 GMO 유래 의약품은 연구방법, 관련
규제, 사회여론이라는복합적인상황이맞물려빠른진척이보이지않고있는상황
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
이다. 사실 새로운 의약품 하나가 승인을 받기까지는 많은 기간이 소요되긴 하지
만 GMO에서 의약품을 생산하는 것은 연구개발 단계에서 그 이상의 시간이 소요
될것이며, 개발후이들이갖는장단점을이해하고그가능성을배제해서는안될
것이다.
전체적으로 종합해보면 앞으로는 생명공학 뿐만 아니라, 나노테크놀로지, 정보화
그리고 커뮤니케이션(Communication)의 조합으로 의사들의 질병 모니터, 진단,
치료에 획기적인 반향을 일으킬 것이다. 이러한 융합기술을 바탕으로 의약품 및
치료제개발뿐아니라, 앞으로는맞춤의약이발달하여새로운의약기술, 헬스케어
장비분야의산업군이형성될것이며특정시장에대한정부정책이새롭게대두될
것이다.
우리나라도 바이오의약품 분야에 대한 결실을 맺을 수 있도록 산학연관의 밀접한
관계를 구축해야 할 것이며, 세계 흐름에 발맞추기 위해서 철저한 대비를 해야 할
것이다.
용어설명
□ 제네릭의약품 : 특허가 만료되었거나 특허 보호를 받지 않는 인도와 같은 국가에서 유명 의약품과똑같은 분자구조로 생산한 의약품을 말한다. 화학합성을 통해 기존 의약품의 화학구조와 동일하게제조한 것으로 약효가 동일하다고 판단되어 임상 과정이 생략될 수 있다.
20 BIOSAFETY Vol.10 No.2
유전자변형동물과유전자변형식물을통한의약품생산원리는거의같다.
1) 일단 유용유전자를선발하여그것을생산기반이되는생물체의생식세포에삽입하여
발현이되는지를확인하고
2) 발현이 확인된세포에서개체번식을유도한후
3) 목적하는물질만을분리정제한후에의약품이되는과정을거치게된다.
부록 1. 유전자변형 동·식물 유래 의약품 생산방법
가. 유전자변형동물
출처 : (日)중외제약HP
출처 : (日)중외제약HP
나. 유전자변형식물
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기획 1 ｜ 바이오의약산업과 GMO
부록 2. 유전자변형동물 유래 항트롬빈 유럽에 이어 미국 시장에 판매
■ 에이트린
에이트린(ATryn)은 미국 매사추세츠州 소재 GTC社(GTC
Biotherapeutics Inc.)가 유전자변형 염소의 젖을 원료로 하여
생산한 새로운 의약품(항트롬빈: 항응고와 항염증을 특성으로
하는 혈장단백질)으로 선천성 항트롬빈 결핍증(HAD; hereditary
antithrombin deficiency) 환자의 치료에 이용됨.
■ 에이트린 승인 현황
○ 2006년 8월: 유럽의약품기구(European Medicines
Agency)에서혈전예방제로사용승인
○ 2007년 12월: 미국 FDA로부터희귀의약품으로지정
○ 2008년 8월 7일: BLA(생물학적제제승인신청)자료 제출
○ 2009년 2월 9일: 미국 FDA 시판 승인
○ 2009년 5월 16일: 미국에서제품으로출시됨
■ 위해성 평가 및 안전성 검증
○미국 FDA산하 생물학적제제 평가 및 연구센터(CBER)는
31명의환자(HAD 환자)를대상으로한임상시험결과를검토
- 정맥혈색전증(TE: thromboemboli) 예방효과 확인을 위해,
환자들에게 출산 전, 출산 중, 출산 후에 에이트린을 투여,
출산후31명의대상자들중1명만이경험함.
- 에이트린의가장흔한부작용인출혈과주사부위의국소적과민
반응은대상자의5%에서발생하였음.
○미국 FDA산하 동물의약품 센터(CVM)는 에이트린을 생성
하는염소의재조합 DNA(rDNA)의 안전성을검사
- 미국 FDA의 수의약품 담당자는“유전자변형 염소를 일곱
세대에걸쳐면밀히관찰한결과모두건강했다”며, “재조합
된DNA로인한부작용은없는것으로확인됐다”고발표함.
○염소의젖에과민반응이있는사람은사용금지
- 에이트린은 유전자변형 염소의 젖에서 생산되기 때문에
염소의젖에과민반응을보이는환자들은이용해서는안됨.
- 이들 환자들에게 투여하면 과민반응을 포함하여 알레르기
반응이나타날수있음. 투여중에이런이상반응이나타나면
바로중단하고응급처치가실시되어야함.
■ 기존 의약품 대비 에이트린의 장점
○지금까지 항트롬빈 제제는 인간의 혈액에서 추출해서 제조
하였으나, 염소를 통해 생산할 경우 보다 싼 가격에 안정된
공급이가능
○한 해 동안 미국 전역에서 기증받은 혈액을 모두 이용하여
만들 수 있는 항트롬빈은 220파운드 정도인데, 이는 유전자
변형염소 150마리를활용해생산할수있음.
- 유전자변형염소1마리가9만명의헌혈량을대체할수있음.
○선천성 항트롬빈 결핍증을 지닌 환자들은 혈전을 예방하기
위해평상시‘플라빅스’나‘와파린’과같은항혈전제를사용
하지만, 이들 항혈전제는 수술 또는 분만 시에는 과다 출혈
위험을증가시키기때문에거의사용되지못했음.
- 혈전[血栓, Thrombosis]: 관 벽에 세포 부스러기, 지질,
섬유소등이쌓여커진것을뜻함.
- 에이트린은수술또는분만시에도사용가능
■ 판매 과정
○유럽에서는덴마크기업인LEO Pharma社에서판매하고있으며,
미국 내에서의 개발 및 판매는 Ovation Pharmaceuticals社가
담당
○ GTC社는 Ovation社로부터 2억 5,700만 달러의 기술료를
지급 받았으며, 임상·규제·판매 등과 관련한 계약상의
목표를 충족시킨다면 제품 판매 로열티를 추가적으로 지급
받게됨.
- Ovation社는 GTC社에 기술료와 임상시험 비용을 지불
하고 마케팅을 담당할 것이며, 룬드벡社에서 실질적인
판매를담당
