오가노이드 기반 신약개발 및 정밀의료 플랫폼 기업 넥스트앤바이오(공동대표 이현숙, 양지훈)와 한국과학기술연구원(KIST) 최낙원 책임연구원은 세계 임상시험의 날(5월 20일)을 맞아 신약 개발 과정에서 전임상시험의 중요성과 동물시험 대체 모델로서 오가노이드의 장점 및 활용 가치에 대해 설명했다.

신약 개발은 크게 후보물질 발견 후 동물 등을 대상으로 하는 전임상시험과 사람을 대상으로 치료제의 안전성과 효과를 확인하는 임상시험의 단계로 진행된다. 특히 임상시험은 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에, 이를 줄이고 성공률을 높이기 위해서는 전임상 단계에서 실패 가능성이 큰 후보물질을 미리 걸러내야 한다.

하지만 최근 전임상시험 단계에서의 생명윤리 문제와 동물시험 결과의 인체적용에 대한 한계가 지속적으로 제시되면서, 전세계적으로 동물대체시험법 도입을 위한 연구와 제도마련이 속속 진행되고 있다. 미국 식품의약국(FDA, Food and Drug Administration)은 신약 개발을 위한 동물시험 의무화 규정을 84년만에 폐기했고, 영국의 웰컴 생어연구소(Wellcome Sanger Institute)는 2021년에 동물 시험실을 폐쇄했다.

국내에서도 2017년 화장품법 개정안에 화장품 원료에 대해 동물시험을 금지하는 내용이 포함되었고, 지난해 8월에는 완제의약품에 대한 생물학적제제 시험항목 중 이상독성부정시험(마우스나 기니피그에 생물학적제제 투여해 제조 시 유입될 수 있는 외래물질로 인한 이상반응 확인) 항목이 삭제됐다.

이러한 동물대체시험법에 대한 수요 증가와 환경 변화 흐름 속에서 전문가들은 오가노이드가 동물시험을 대체하는 효과적인 대안이 될 수 있다고 설명한다.

KIST 최낙원 박사는 “사람과 동물은 진화 단계에서부터 근본적으로 존재하는 생리·병리학적 차이가 있기 때문에 동물시험 결과를 인체에 적용하는 데에는 한계가 있다. 오가노이드는 사람의 줄기세포를 이용해 인체 특정 장기의 기능을 모사한 것으로 인체적용과정에서 발생할 수 있는 위험을 크게 줄일 수 있다”며, “다만 오가노이드가 동물시험을 완벽하게 대체하기 위해서는 오가노이드 제작 기술에 대한 표준화가 먼저 이뤄져야 한다” 고 설명했다.

특히, 최 박사는 보건복지부, 과학기술정보통신부, 식품의약품안전처(식품의약품안전평가원)가 공동으로 기획한 첨단바이오의약품 전임상시험 대안 모델 개발을 위한 ‘다부처공동기획사업’을 2024년부터 추진하면서 “오가노이드 기반의 생체 모사 평가 플랫폼을 개발해 첨단재생사업 및 비임상 연구 분야의 새로운 패러다임을 바꾸게 될 것이다“고 설명했다.

또한, 식품의약품안전처는 오가노이드를 활용한 독성 평가법을 마련하기 위해 다양한 연구를 진행중이며, OECD 국제 공인 시험법 등재를 통한 평가법 표준화를 추진하고 있다.

오가노이드 표준화 및 규격화를 선도하는 기술력 및 글로벌 경쟁력을 보유하고 있는 넥스트앤바이오는 오가노이드를 활용한 동물대체시험법과 관련된 연구를 활발하게 진행하고 있다. 넥스트앤바이오는 KIST와 함께 안전성 확인에 사용되는 동물 시험을 대체하기 위해 in-vitro 뇌 모델 플랫폼을 함께 개발했으며, 해당 플랫폼은 식약처 표준운영절차(SOP, standard operating procedure)로 제공됐다.

또한 넥스트앤바이오는 지난해부터 KIST 유럽연구소와 OECD 동물대체시험 독성발현경로(AOP, Adverse Outcome Pathway) 검증법 가이드라인 등재를 위한 공동 연구를 진행하고 있다. 이 연구는 오가노이드 기반 AOP 모델을 바탕으로 진행되며, OECD 표준운영절차 및 표준 분석 프로토콜 가이드라인의 확립을 목표로 하고 있다.

관련해 넥스트앤바이오 양지훈 대표는 “넥스트앤바이오는 표준화, 균질한 오가노이드를 대량 생산할 수 있는 기술을 바탕으로 오가노이드 기반 독성발현경로 검증법, 안전성 시험 대체 모델 개발 등 오가노이드를 활용한 동물대체분석 연구를 활발히 진행하고 있다”며, “넥스트앤바이오는 이번 다부처공동기획사업에도 같이 기획에 참여하게 돼 오가노이드가 동물 모델을 대체해 인간에 기반한 정확한 결과를 확인하고 보다 효율적이고 비용 효과적인 방법을 제공하는 최적의 대안으로 자리잡을 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.