약을 개발하기 위해서는 후보물질의 약효 평가가 필요하다. 하지만 개발 물질의 약물성에 대한 고려가 약효와 더불어 동등하게 다루어져야 함을 이해하고 있는 연구자는 의외로 많지 않다. 서울아산병원에서 신규 개발 물질의 약물성 평가와 관련된 다양한 연구 항목을 지원하고 있는 약물대사 및 약동력학(DMPK) 코어랩을 소개한다.

“약물의 농도를 정량적으로 측정하고 싶어요.”

서울아산병원 알레르기내과 O교수는 에어로졸 흡입기를 통해 약물 흡입 시 코 점막에서 폐포까지 각 부위별 약물 노출 정도를 시험관 내 시험 방법을 통해 확인해 보고자 했다. DMPK 코어랩은 각 부위별 약물의 농도를 측정하기 위해 연구자에게 시료 준비에 대한 프로토콜을 제공했다. 이후 LC-MS/MS 장비를 이용한 약물의 정량분석법을 개발해 연구자가 제공한 시료를 분석했다. 그 결과 에어로졸 발사 시 발생하는 정전기를 낮추는 것이 폐까지 약물이 더 많이 도달할 수 있도록 도움을 준다는 사실을 확인했다.

“이 물질 약효가 너무 좋아요. 신약개발 가능하겠죠?”

스타트업 O사는 항암 유효 물질 A를 발굴해 동물을 이용한 약효 실험에서 좋은 결과를 얻었다. 생체 내 약물 동태 연구를 의뢰해 실험동물에 A를 정맥 투여 후 시간에 따른 혈중 농도를 관찰하고자 했으나 모든 시료에서 A가 전혀 검출되지 않았다. DMPK 코어랩은 약물대사 연구를 통해 유효물질 A가 체내 유입 후 빠르게 대사체 B로 전환됨을 확인했고 생성된 대사체 B가 약효를 나타내는 주요 물질임을 확인했다. O사는 이 결과를 바탕으로 새로운 물질 개발전략을 세우게 됐다.

“펩타이드 물질을 경구용 제제로 개발할 수 있을까요?”

O대학교 O교수는 펩타이드 물질 C를 이용한 허혈성 뇌질환 치료제 개발에 나섰다. DMPK 코어랩의 도움을 받아 생체 내 약물 동태 시험을 진행한 결과 펩타이드 C는 체내 유입 후 수시간 동안 혈중에 존재하고 일부는 뇌로 이행함을 확인했다. 추가 평가 및 시험을 수행한 끝에 펩타이드 C 용량을 늘려 혈중 노출을 증가시키고, 흡수보조제를 활용해 장내 흡수율을 증가시켜 경구제 개발 가능성을 높일 수 있었다.

“독성 시험을 준비 중인데 어떤 동물을 사용해야 할까요?”

바이오벤처 O사는 다양한 시험분석을 통해 항암제 후보물질 D를 도출하여 비임상 진입을 준비하고 있었다. 비임상 독성시험은 설치류와 비설치류의 동물종을 선정하여 수행되므로 이 과정에서 DMPK 코어랩에 자문을 요청했다. DMPK 코어랩은 비임상 시험에 적합한 동물 종을 찾기 위해 인간과 여러 동물 종의 간 마이크로좀을 이용한 대사체 연구를 진행했다. 그 결과, 대사체 프로파일 및 주요 대사체의 정성·정량적 특성이 인간과 가장 유사한 동물 종은 쥐와 원숭이임을 확인했다. 이 결과는 독성 시험을 진행하기 위한 동물 종 선정의 근거자료로 사용됐다.

신약개발은 많은 시간과 노력 그리고 높은 비용을 소모하는 과정이지만 안타깝게도 그 성공률은 매우 낮다. 1990년대 초, 임상연구 과정에서 신약개발이 실패하는 주요 요인이 약물 동태의 문제로 알려진 이후 다국적 제약사를 중심으로 초기 약물 탐색 단계에서부터 ADME(Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion) 평가 연구가 적극적으로 도입됐다. 현재 신약개발 과정에서 후보물질의 DMPK 특성을 초기에 연구하는 것은 신약개발의 일반적인 흐름으로 비용과 시간을 절약하기 위한 주요한 전략으로 자리잡았다.

DMPK 코어랩을 이끌고 있는 서울아산병원 융합연구지원센터 오수진 교수는 국내에는 드문 약물대사 전문가로서 DMPK 평가를 수행하고 있다. 서울대 약대 학위 과정 중 약물 대사에 대한 이론 및 기본 연구 기술을 습득했고 이후 정부출연연구소인 한국생명공학연구원 바이오평가센터에서 질량분석 기반의 다양한 분석 기술과 이를 활용한 약물 대사체 연구를 10여 년 이상 수행했다. 2017년부터는 서울아산병원에서 DMPK 코어랩 책임교수를 맡아 현재까지 다양한 산·학·연 연구자들을 지원해 오고 있다. 지원한 프로젝트 중 다수가 미국, 유럽, 호주 및 국내 임상 진입에 성공했으며 현재까지 지속적으로 진행 중인 과제도 여럿이다. 미충족 의료 수요에 대한 연구자의 아이디어를 시작으로 병원 기반 신약개발의 성공 사례가 가까운 미래 우리 병원에서 들려오길 희망해 본다.

서울아산병원 약물대사 및 약동력학 코어랩
•담당교수 : 융합연구지원센터 오수진 교수
•위치 : 서울아산병원 융합연구관 12층
•연구 지원 서비스
   - 시료전처리/저분자 화합물의 정량 분석법 개발
   - in vitro ADME assay
   - in vivo PK study(mouse, rat)
   - 약물상호작용 평가(CYP inhibition study)
   - 프로토콜 지원 / 연구 컨설팅
   - 연구원 교육 등의 연구자 맞춤 분석 서비스