줄기세포를 활용한 비임상시험의 미래전략

출   처 : KOBICS 바이오의약특허정보시스템

작성일 : 2016. 8. 

제   목 : 줄기세포를 활용한 비임상시험의 미래전략

작성자 : 김기석

            現 안전성평가연구소 예측모델연구센터 센터장/책임연구원

             

줄기세포에 대한 설명이 필요 없을 정도로 우리나라 국민의 대다수가 전문가 수준으로 줄기세포에 대한 많은 지식을 가지고 있고 큰 관심을 가지고 있는 나라도 없을 것으로 생각된다. 하지만 다시 한 번 언급을 하자면, 줄기세포란 우리 몸을 구성하는 모든 세포로 분화될 수 있는 만능세포로 자가 재생능력을 가지고 있는 세포를 말한다. 한때 온 국민의 관심 속에서 줄기세포 연구가 진행되어 왔었고 지금은 그때보다는 국민적 관심은 덜하지만 학계에서는 많은 연구가 진행되고 있고 점차 연구의 범위가 확대되어지고 있다. 그 이유로는 현재 의학기술로는 해결하지 못하는 많은 난치성, 노인성 질환의 치료에 기여할 수 있다고 믿어지고 있고 또한 환자에게서 줄기세포를 추출하여 특정 환경에서 배양, 원하는 세포로 분화 증식시킨 후 그 환자에 다시 주입하여 면역거부반응 없이 환자를 치료할 수 있다는 가장 이상적인 치료제가 될 수 있는 가능성을 가지고 있다. 또한 줄기세포의 재생능력을 이용하여 질병으로 훼손된 조직이나 인공장기 개발을 통한 장기 대체가 가능할 것으로 생각되어지고 있기 때문이다. 따라서 많은 국내 연구진들이 줄기세포 치료제 개발에만 많은 노력과 자본을 투자하고 있다. 그러나 줄기세포 치료제의 상용화에 있어서는 면역거부반응, 종양형성, 분화유도, 대량증식, 미확인 감염성질환의 전염통제 등의 아직 풀어야 할 많은 난제들이 있으므로 짧은 시간 내에 소기의 성과를 내기는 어렵고 많은 시간과 자본이 투자가 되어야 할 거 같다. 하지만, 눈을 돌려 다른 분야에 대한 활용을 찾는다면 적은 시간과 자본으로 큰 성과를 낼 수 있는 부분이 많다. 그 한 분야로 비임상 시험분야가 아닌가 싶다. 

비임상시험 (Nonclinical Test) 이란, 임상시험의 전 단계에서 행해지는 시험으로서 기초 탐색과정을 거쳐 도출된 후보물질(leading compound)의 유효성과 안전성을 테스트하는 단계로 약물이 체내에 어떻게 흡수되어 분포되고 배설되는가를 연구하는 약리동태와 약효약리시험 과정을 거친 후, 동물 실험을 통해 시험약이 지니는 안전성을 테스트하는 독성시험을 실시하는 것이다. 비임상 시험 항목에는 아래와 같은 것들이 있다.

  ① 독성시험(Toxicity Study)

     ㅇ 시험물질을 시험동물에 단회 혹은 복수 투여하였을 때 일정기간 내에 나타나는 독성을 양적, 질적으로 검사하는 시험임.

  ② 독성동태시험(Toxicokinetics)

     ㅇ 독성시험 수행 시 시험물질의 전신 노출도를 평가하기 위하여 약물동태학적 자료를 산출하는 시험으로서, 시험물질의 노출도와 독성시험에서의 용량단계 및 시간경과와의 상관성을 연구하는 것을 목적으로 함.

  ③ 약물동태학적시험(Pharmacokinetic Study)

     ㅇ 투여약물의 흡수, 분포, 대사, 배설과정을 시험함으로써 의약품의 효과 및 지속시간, 작용기전을 예측할 수 있을 뿐 아니라 생체내 분포, 저류시간, 약물농도를 알 수 있어 부작용 발현을 추정하는데 중요한 정보를 제공할 수 있는 시험임.

  ④ 효력시험(Efficacy Study)

     ㅇ 약물의 효능을 뒷받침할 수 있는 약리작용에 관한 시험으로서 효과발현의 작용기전을 포함하고 있음.

  ⑤ 일반약리시험(Study of General Pharmacology)

     ㅇ 독성시험, 효력시험 및 흡수·분포·대사·배설에 관한 시험을 제외한 전임상시험으로 의약품등이 신체 각 부위(계) 및 기능 등에 미치는 영향에 관한 시험을 말함.

     ㅇ 신체 각 부위(계) 및 기능에 미치는 영향을 측정함으로서 부작용예측을 통하여 시험 자료의 신뢰성을 확보하고 의약품 등의 안전성 평가에 그 적정을 기하는데 목적이 있음.

     ㅇ 시험항목으로는 일반행동에 미치는 영향, 중추신경계에 미치는 영향, 자율신경계에 미치는 영향, 호흡기계에 미치는 영향, 순환기계에 미치는 영향, 소화기계에 미치는 영향이 있음.

      

위와 같은 비임상시험 평가 실험을 통해 사람에 직접 위해성을 실험하는 임상시험 평가로 진행할 수가 있기 때문에 신약개발 과정에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 이러한 비임상시험들은 동물에서 시험을 진행하고 있기 때문에 많은 문제들을 안고 있다. 첫째로, 인간의 이익을 위해 동물의 희생을 강요하는 것에 대한 반발이다. 많은 선진국들이 인간을 위해서 동물실험을 금지해야 한다는 목소리를 높여가고 있다. 특히, 동물실험 금지 및 대체 실험법을 개발해야 한다는데에 가장 적극적인 곳은 유럽연합(EU)이다. EU 의회는 침팬지, 오랑우탄 등 유인원의 동물실험을 제한하는 보호법을 발표했다. 무조건의 실험금지는 아니지만 유인원을 동물실험에 사용하기 위해서는 까다로운 규제와 감시를 할 예정이고 또한 동물실험을 한 화장품의 판매금지도 의결했다. 그리고 1991년에 유럽동물대체시험법 검증센터(ECVAM)를 설립해서 동물실험을 대체할 대체독성평가법을 개발하고 있다. 다른 선진국의 경우도 마찬가지인데 미국은 2001년 ICCVAM을 설립하고 동물실험이 아닌 다른 방법으로 기본적인 실험을 할 것을 권장하고 있고 일본도 2004년 JACVAM을 설립했다. 그리고 영국 FRAME, 독일 ZEBET, 네델란드 NCA에서 실험동물 대체 시험법을 개발하고 있다. 우리나라도 이러한 세계적인 기류에 동조하고 있으며, 식품의약품안전청 식품의약품안전평가원은 한국동물대체시험법 검증센터 (KoCVAM)을 설립하고 국제공동검증연구를 추진하고 있다. 두 번째로 동물을 사용한 비임상 시험에 대한 임상시험에서의 재현의 문제이다. 아무래도 동물은 인간과 다른 종이므로 종간차이에 의한 약물의 반응이 다를 수 있는데, 비임상 시험에서 발생된 독성이 임상에서는 독성이 미미할수도 있고 또한 반대로 동물에서는 독성이 미미했는데 실제 사람을 대상으로하는 임상시험에서는 독성이 나타날수도 있다. 그 한예로 아래의 <표1>을 보면 여러 가지 다양한 약물에서의 비임상 시험항목들이 임상시험에서 False negative or False positive로 다르게 나타날 수 있음을 잘 보여주고 있다. (Kaneko et al., 2014) 

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5-3. 줄기세포를 활용한 비임상시험의 미래전략_김기석.pdf

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