“유전자 교정 전문 기업에서 제2의 테슬라 나올 것”

김용삼 생명연 유전자교정연구센터 책임연구원 인터뷰

유전자 교정 성능은 교정 성공률과 전달률이 좌우

크리스퍼-캐스9, 큰 크기 때문에 전달률↓...초소형화 노력 중

1세대 유전자교정치료제 졸겐스마, 2021년 매출 10억 넘어

"유전자 교정 관련 신약 산업 파급력 클 것"

[이데일리 김진호 기자]최근 바이오 기업 대상 투자자들은 국내외 유전자 교정 기술 전문 기업을 주목하고 있다. 유전자 교정 기술이 희귀 유전질환, 항암제 등 새로운 개념의 신약 개발부터 식량 위기를 해결할 종자 개발, 면역 거부반응을 없앤 이종장기 개발까지 다양한 생명공학 산업에 적용되고 있어서다.

지난해 12월 미국 성장주 전문 투자회사 아크인베스트의 캐시 우드 CEO는 “스위스 크리스퍼테라퓨틱스(CRSP), 미국 인텔리아테라퓨틱스(NTLA), 에디타스메디신(EDIT) 등 세 회사가 향후 시총 1조 달러에 진입할 수 있는 기업”이라고 꼽은 바 있다. 이들은 모두 3세대 유전자가위라 불리는 ‘크리스퍼-캐스(CRISPR-CAS)9’를 바탕으로 여러 유전자치료제 신약 파이프라인을 확보해 임상을 진행하고 있다.

각사의 홈페이지에 따르면 CRSP는 11번 염색체의 염기 이상으로 발생하는 겸형 적혈구 빈혈증 치료제 ‘CTX001’, 유전자 변형 면역 항암제 ‘CTX110’ 등의 임상을 진행하고 있다. NTLA는 신경계나 심장질환을 일으키는 트랜스티레틴 아밀로이드증 치료제 ‘NTLA-2001’ 및 유전성 혈관부종 치료제 ‘NTLA-2002’의 초기 임상을 진행하는 중이다. NTLA는 지난헤 6월 NTLA-2001의 임상 1상 중간 결과에서 심각한 부작용이 없었고 투여량을 늘릴수록 병증의 원인 되는 단백질이 줄어들었다고 밝혔다. 또 지난해 9월 EDIT는 유전성 실명 치료제인 레베르선천성흑암시(LCA10)의 초기 임상 1/2상에서 망막 민감도가 대조군에 비해 개선됐다는 결과를 발표한 바 있다.

국내 툴젠(199800)도 호주 제약사 카세릭스, 앱클론(174900) 등과 유전자 교정기술을 적용한 항암제 신약 개발, 종자 개량 사업 등을 진행하는 중이다.

전문가들은 국내외 유전자 교정 기술의 현주소와 그 산업을 어떻게 바라보고 있을까. 이에 대한 답을 찾기 위해 최근 이데일리는 김용삼 한국생명공학연구원(생명연) 유전자교정연구센터 책임연구원(겸 바이오벤처 진코어 대표)과 이야기를 나눠봤다.

다음은 김 책임연구원과의 일문일답.

김용삼 한국생명공학연구원 유전자교정센터 책임연구원은 2018년 유전자 교정 전문 바이오벤처인 진코어(GenKore)를 창업해 희귀 유전질환 관련 신약 개발 사업을 직접 이끌고 있다.(제공=김용삼)

△유전자 교정 기술은 무엇인가.

유전자 교정 기술이란 유전자를 편집하기 위해 필요한 핵심 도구인 유전자가위와 이를 원하는 곳에 전달하는 벡터 기술 등을 아우르는 말이다. 결국 유전자 교정 전문 바이오 기업은 이 두 가지 기술을 복합적으로 갖추고 있어야 한다. 유전자가위의 교정 성공률이 높아도 원하는 곳으로 전달하지 못하면 유의미한 효과를 발휘할 수 없기 때문이다. 현재 산업적으로 가장 널리 쓰이는 유전자가위가 크리스퍼-캐스9이며, 전달 벡터는 아데노연관바이러스(AAV)다.

△어떤 연구를 주로 했나

유전자 교정 기술의 성능을 개선하는 모든 연구를 하고 있다. 크리스퍼-캐스9는 교정하려는 유전자의 염기서열로 안내하는 역할을 하는 ‘크리스퍼’와 해당 부위를 자르는 ‘캐스9’이란 단백질의 복합체다. 2012년 처음으로 개발된 크리스퍼-캐스9의 경우 전체 유전질환 대상 평균 교정 성공률이 10%에 불과했으며, 원하는 곳으로 전달하기 어려운 문제도 컸다. 이 때문에 캐스9 이외의 캐스12 등의 단백질을 연구해 교정 성공률을 높이는 연구나 더 작은 유전자가위를 발굴해 전달률을 높이는 연구 등을 두루 수행했다. 이를 바탕으로 2019년에는 진코어(GenKore)라는 바이오벤처를 창업해 희귀 유전질환인 듀센근이영양증(DMD), 레버 선천성 흑암시(LCA) 등과 관련한 신약을 개발하고 있다.

△더 작은 유전자가위가 전달률이 높나.

앞서 유전자가위를 전달할 때 AAV를 주로 쓴다고 언급했다. AAV는 유전자 염기 개수가 4700개 이하의 물질을 성공적으로 수송한다. 하지만 일반적인 크리스퍼-캐스9의 염기 수는 5000개 내외다. 이 때문에 미국의 매머드바이오사이언스나 툴젠 등 국내외 기업이 염기 수가 적은 소형 또는 초소형 유전자가위를 개발하는 데 힘을 쏟고 있다. 이는 곧 우리 주변에 있는 생명체에서 더 적은 수의 염기로 이뤄진 크리스퍼나 캐스 등의 단백질을 찾아낸 다음, 생명공학적 기법으로 성능을 최적화하는 일이다. 일반적인 유전자 가위나 초소형 유전자 가위에 대한 기술력은 해외 기업과 국내 기업 간 큰 차이가 없다.

△현재 유전자 교정 기술의 수준은.

여러 논문에 보고된 내용을 종합하면 현재 크리스퍼-캐스9의 교정 성공률은 0~90% 수준으로 유전질환에 따라 편차가 매우 크다. 크리스퍼-캐스9을 모든 유전질환에 적용할 수는 있지만, 그 효과를 기대하기 어려운 질환이 존재하는 뜻이다. 가장 유명한 유전자 교정 전문 기업인 CRSP나 NTLA라도 모든 유전질환에 대응할 수 있는 교정 기술을 갖고 있는 것은 아닌 셈이다. 각 기업은 자사가 연구하는 유전질환에 최적화시킨 유전자가위를 이용해 치료제 개발에 힘쓰고 있을 것이라 판단한다.

△ 모든 유전질환에 쓸 수 있는 유전자 교정 기술은 없나.

더 정교한 차세대 유전자 교정 기술로 단일염기를 교체하는 ‘베이스 에디팅’이 있다. 미국 빔테라퓨티스가 이를 활용해 다양한 임상(베타지중행성 빈혈 및 급성 백혈병 등)을 진행하고 있다. 또 염기를 빼거나 넣고, 바꾸는 일을 자유자재로 할 수 있는 ‘프라임 에디팅’ 기술도 보고돼 있다. 이 기술은 이론상 약 90%의 이르는 희귀 유전질환을 치료할 수 있다고 알려졌다. 하지만 이 두 가지 교정 기술을 가능케 만드는 유전자가위 역시 분자량이 크기 때문에 현재의 AAV로는 타깃 부위로 전달하기 어려운 상황이다. 제가 이끌고 있는 진코어는 프라임 에디팅을 대체하는 교정 기술도 개발하고 있다.

△유전자 교정 관련 산업의 성장 가능성은.

신약, 종자, 장기이식 등 여러 산업 분야에서 유전자 교정 기술을 활용하고 있다. 가장 폭발적인 파급력을 낳을 수 있는 산업 분야는 역시 신약일 것이다. 일례로 희귀 유전질환인 척수성 근위축증(SMA)치료제로 스위스 제약사 노바티스가 개발한 ‘졸겐스마’라는 유전자교정치료제가 있다. 2019년 미국식품의약국(FDA)이 2세 이하 SMA 환자에게 졸겐스마 판매를 허용했고 출시 당시 가격은 1회 투약당 약 25억원이었다. 2021년 이 약물은 10억달러 이상의 매출을 기록했다. 그런데 졸겐스마는 미국의 바이오 벤처 알베시스의 물질을 노바티스가 기술이전 받은 물질이었다. 이처럼 유전자교정치료제는 이제 시작이며 폭발적인 매출을 올릴 수 있는 산업 분야다. 여기서 제2의 테슬라와 같은 바이오벤처가 충분히 탄생할 수 있을 것이다.

◇김용삼 책임연구원은...

△2002년 서울대학교 농화학과 박사 △2002년 서울대학교 농업생명과학연구원 객원연구원 △2003년 한국생명공학연구원(생명연) 박사후연구원 △2006년 생명연 선임연구원 △2012년 미국 프레드 허친슨 암 연구센터 객원연구원 △2012년~현재 생명연 책임연구원 △2013년~현재 과학기술연합대학원대학교(UST)생체분자과학전공 교수 △ 2019년~현재 진코어 대표