세포치료제 연구개발 전문기업 바이오솔루션의 주사형 무릎 골관절염 세포치료제 후보물질 ‘스페로큐어’가 본격적인 임상 개발 단계에 진입했다.
바이오솔루션 관계자는 “임상시험심사위원회(IRB) 승인을 받는 대로 투약을 시작할 것”이라고 19일 밝혔다. 제약업계는 이르면 9월에는 첫 투약을 시작할 수 있을 것으로 보고 있다.
업계는 코오롱티슈진의 골관절염 유전자 세포치료제 ‘TG-C’의 임상 3상 결과 발표가 도래하는 등 ‘빅 이벤트’가 예정된 만큼 시장의 관심이 커질 것으로 보고 있다.
경쟁 치열해진 골관절염 치료제 후보물질…무슨 차이 있나
스페로큐어는 동종 소아 늑연골에서 유래한 연골세포를 3차원으로 배양해 약 200마이크로미터(㎛) 크기의 미세 구형 스페로이드로 제조한 뒤, 무릎 관절강 내에 단회 주사하는 방식으로 개발 중인 후보물질이다. 회사 관계자는 “기존 골관절염 세포치료제 개발은 주로 중간엽줄기세포(MSC)나 유전자치료제 기반 접근을 중심으로 이뤄졌다”며 “이미 분화된 연골세포를 3D 미세조직 형태로 구현했다는 점이 스페로큐어의 가장 큰 특징”이라고 설명했다.현재 골관절염 세포치료제 개발에서는 자가 지방유래 MSC, 동종 제대혈유래 MSC, 유전자 도입 연골세포 등 다양한 세포 원천과 작용 방식이 연구되고 있다.
가령 네이처셀과 알바이오가 개발한 ‘조인트스템’은 환자의 지방조직에서 얻어 배양한 자가 지방유래 MSC를 활용한다. 메디포스트의 ‘SMUP’은 동종 제대혈유래 MSC를 무릎 관절강에 단회 투여하는 방식이다. 강스템바이오텍의 ‘오스카’(OSCA)는 동종 제대혈유래 MSC와 돼지 연골유래 무세포 연골기질을 함께 사용하는 첨단바이오융복합제제로 개발되고 있으며, 코오롱티슈진의 TG-C는 동종 연골세포와 TGF-β를 발현하도록 유전자변형한 세포를 혼합 투여하는 세포유전자치료제다.
각 후보물질은 세포 원천과 작용 방식에서 뚜렷한 차이를 보인다. 조인트스템은 자가 지방유래 MSC의 분화·재생 가능성과 세포가 분비하는 유효인자의 작용을 활용하며, SMUP은 제대혈유래 MSC가 분비하는 치료인자를 통해 염증과 연골기질 분해를 억제하는 접근으로 알려져 있다.
오스카는 무세포 연골기질을 결합해 MSC의 유효물질 분비와 연골재생에 적합한 미세환경을 강화하도록 설계됐고, TG-C는 유전자변형 세포가 발현하는 TGF-β를 치료 신호로 활용하는 구조다.
반면 스페로큐어는 유전자 조작을 하지 않은 동종 소아 늑연골세포를 3차원 미세 스페로이드로 조직화해, 연골세포 고유의 표현형과 치료 유효인자 분비 기능을 유지·강화하는 방식으로 개발됐다. MSC의 미분화 세포 특성이나 특정 유전자 도입 세포의 단백질 발현을 활용하는 방식과 달리, 분화된 연골세포와 세포외기질을 포함한 3차원 미세조직 자체를 치료 플랫폼으로 활용한다는 점이 개발 접근법상의 차별점으로 제시된다. 다만 이러한 차이는 생물학적·설계상의 차별성을 의미하는 것으로, 향후 임상적 우월성은 사람 대상 임상시험을 통해 별도로 입증돼야 한다.
질병조절 골관절염 치료제(DMOAD)로 개발
골관절염은 단순히 관절 연골이 닳는 질환이 아니라 연골, 활막, 연골하골, 인대, 반월상연골 등 관절을 구성하는 여러 조직이 함께 변화하는 만성 퇴행성 질환이다. 질환 진행 과정에서는 염증 반응과 연골기질 분해, 연골하골 경화, 비정상적 혈관신생, 통증 신호 등이 복합적으로 작용한다. 이런 배경 때문에 스테로이드나 히알루론산 관절강 주사가 통증 완화와 기능 유지에는 도움을 줄 수 있어도, 질환의 구조적 진행 자체를 조절하는 데는 한계가 있다는 지적이 제기돼 왔다.스페로큐어는 이런 미충족 수요를 겨냥해 구조적 개선 가능성을 평가하는 질병조절 골관절염 치료제(DMOAD) 개발 방향을 지향하는 후보물질로 개발되고 있다. 회사에 따르면 비임상 효력시험에서는 항염, 항분해·항이화, 동화 및 항혈관신생과 관련된 가능성이 관찰됐다. 시험관 내 시험에서는 TNF-α, IL-1β 같은 염증 관련 지표 감소와 함께 연골기질 분해 효소 발현 억제, 연골기질 형성 촉진, 혈관신생 관련 지표 억제 등이 확인됐다.
동물 골관절염 모델에서는 보행 기능, 관절간격 유지, 연골하골 경화, 조직학적 연골 손상 지표 등에서 개선 신호가 관찰됐고, 일부 항목에서는 최고 용량보다 중간 용량에서 상대적으로 나은 결과가 나타나 향후 적정 용량 설정이 중요할 것으로 보인다.
회사 측이 특히 주목하는 지점은 항혈관신생 가능성이다. 정상적인 관절 연골에는 혈관이 존재하지 않지만 골관절염이 진행되면 연골하골과 골연골 경계에서 비정상적 혈관신생이 나타날 수 있고, 새롭게 형성된 혈관을 따라 감각신경이 침투할 경우 통증 증가와 구조 변화가 함께 진행될 수 있다는 설명이다.
스페로큐어가 항염과 연골기질 보호·생성뿐 아니라 비정상적 혈관신생까지 동시에 겨냥하는 방향으로 설계됐다는 점은, 단순 증상 조절을 넘어 관절 환경 전반을 조절하려는 개발 전략으로 읽힌다. 다만 이 역시 현재로서는 비임상 단계의 기전적 근거이며, 실제 사람에서의 안전성·유효성은 이번 임상을 통해 확인돼야 한다.
스페로큐어의 또 다른 특징은 ‘설계된 일시성’이다. 일반적으로 세포치료제는 투여된 세포가 체내에 오래 생착하는 개념으로 이해되기도 하지만, 스페로큐어는 관절강 내에서 일정 기간 형태를 유지하며 치료 관련 인자를 분비한 뒤 점진적으로 소실되는 방식으로 설계됐다. 회사에 따르면 비임상 생체분포 연구에서도 투여된 세포가 일정 시간이 지난 후 관절강에서 제거되는 경향이 확인됐다. 영구 생착보다는 필요한 기간 동안 관절 환경을 조절한 뒤 사라지도록 설계됐다는 점에서, 장기간 특정 단백질 발현을 전제로 하는 유전자 기반 접근과는 다른 특성을 가진다.
임상 어떻게 진행하나
이번 임상시험은 중등도 무릎 골관절염 환자를 대상으로 진행된다. 대상은 KL 등급 2 또는 3 환자이며, 1상에서는 18명을 대상으로 안전성과 최대내약용량을 평가하고 이후 2a상에서 무작위배정, 이중눈가림, 위약대조 방식으로 유효성 가능성을 탐색할 계획이다.평가지표는 투여 24주 시점의 통증(VAS)과 신체기능(WOMAC) 변화가 중심이 될 예정이며, 자기공명영상(MRI)과 X-ray를 활용한 구조 변화 추적 관찰도 병행된다. 즉 이번 시험은 최종 유효성을 확증하는 대규모 임상이라기보다 사람에서의 안전성과 적정 용량, 초기 효능 신호를 확인하는 개념검증 성격이 강하다.
스페로큐어는 2023년 과학기술정보통신부와 보건복지부가 공동 추진하는 범부처재생의료기술개발사업 과제로 선정됐다. 국가연구개발과제번호(RS-2023-00215018)에 따라 정부 연구개발비 지원으로 개발되고 있다.
이우상 기자 idol@hankyung.com
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