차바이오그룹 뉴스룸

[Client Story]는 차바이오그룹과 고객사가 함께 만들어가는 성공 스토리와 파트너십을 소개하는 시리즈입니다.
고객사의 성공적인 신약 개발을 지원하는 든든한 CGT CDMO 파트너 마티카 바이오테크놀로지가 지난 3월 University Health Network와 협약을 맺고, 폐 이식 성공률을 높이기 위한 세포·유전자치료제 개발에 나섰습니다.

현대 의학의 눈부신 발전에도 불구하고 약물이나 수술 등 기존의 치료 방법으로는 회복이 불가능한 말기 장기 부전 환자들이 존재한다. 이들에게 장기 이식은 생명을 구원할 수 있는 유일한 해결책이다. 그러나 현재의 기증 규모로는 늘어나는 이식 수요를 감당하기 어렵다. 특히 폐는 뇌사자로부터 폐를 떼어낸 뒤 건강한 상태로 보존하는 것이 어렵고, 각종 감염 위험이 높아 이식 성공률이 높지 않다.

마티카 바이오테크놀로지(Matica Biotechnology Inc., 이하 마티카 바이오)는 캐나다 토론토대학 병원재단인 University Health Network (이하 UHN)의 유전자치료제를 활용한 폐이식 성공률을 높이는 프로젝트를 수행하고 있다.

UHN 기증 폐 활용률 40%까지 높여

폐는 유일하게 외부와 통하는 장기이기 때문에 감염 위험이 높다. 뇌사자의 폐가 활동을 멈추면 염증성 사이토카인이 증가하고, 폐에 체액이 쌓이는 폐부종이 생기기 쉽다. 폐부종 상태가 되면 감염 위험이 높아져 이식 성공률이 높지 않다.

<마르셀로 시펠 박사(왼쪽)와 샤프 케샤브지 박사. UHN은 2024년 3월 1,000번째 EVLP 시술을 했다. (사진 출처: UHN 홈페이지)

이러한 한계를 극복하기 위해 UHN의 셰프 케샤브지(Shaf Keshavjee) 박사와 마르셀로 시펠(Marcelo Cypel) 박사는 2008년 ‘생체외폐순환법(EVLP, Ex Vivo Lung Perfusion)’ 시스템을 세계 최초로 발명했다. 기증자의 폐를 체외로 적출한 후, 인간의 체온과 유사한 온도를 유지하고 필수 영양소와 산소를 지속적으로 공급하는 기술이다. EVLP 도입 전 토론토 지역의 기증 폐 활용률은 20%에 불과했으나, 도입 이후 40% 이상으로 크게 증가했다. UHN은 2011년 공식 임상 치료 승인을 거쳐 2024년 3월 1,000번째 EVLP 임상 수술을 성공적으로 달성하며 세계 이식 의학계에 안전성과 유효성을 입증했다.

생체외폐순환법과 세포·유전자치료 결합

폐 이식 수술이 성공적으로 끝났음에도 불구하고 이식한 폐가 정상적으로 기능을 하지 못하는 원발성 이식폐기능부전이 나타나는 경우가 많다. 기증자의 뇌사 과정에서 발생한 급성 염증 반응이 원인이다.

UHN 연구팀은 염증 반응을 줄일 수 있는 방법을 찾던 중 인터루킨-10(IL-10)에 주목하게 됐다. IL-10은 과도한 염증을 진정시키고 조직 손상을 억제하는 대표적인 항염증 물질이다.

UHN 연구팀은 생체외폐순환법을 활용해 폐에 IL-10을 투여를 시도했다. 그러나 IL-10이 기도 주위에만 분포하고 폐포까지 전달 되지 못했다. 또 기도에 전달된 인터루킨-10 조차도 염증을 조절하는 역할을 하기 전에 관류액과 함께 빠져나가는 현상이 발생했다. 그래서 아데노바이러스 벡터를 활용한 유전자 치료 방식을 적용해 폐포 세포들이 자체적으로 인터루킨-10 단백질을 지속해서 생산할 수 있도록 연구 방향을 전환했다.

UHN 연구팀은 대형동물 실험에서 아데노바이러스 매개 IL-10 유전자치료(AdhIL-10)를 생체외폐순환법을 활용해 12시간 동안 이식할 폐에 투여했다. 이식 후 7일간의 생존 모델에서 안전성과 함께 면역학적, 기능적 개선효과를 확인했다.

마티카 바이오, 초기공정부터 생산까지 지원

마티카 바이오의 독보적인 바이럴 벡터 기술력과 초기 연구부터 상업화까지 모든 단계를 아우르는 CDMO 역량이 핵심 동력으로 작용했다. 마티카 바이오는 레트로바이러스, 렌티바이러스, 아데노연관바이러스 관련 자체 플랫폼을 가지고 있어 신속하게 고품질의 벡터를 생산할 수 있다. 고객의 요구에 빠르고 유연하게 대응할 수 있는 최신 기술을 적용한 CDMO 시설도 갖추고 있다.

마티카 바이오는 이번 프로젝트에서 UHN이 개발하는 아데노바이러스 치료제의 ▲연구용 세포주 구축 ▲공정개발 ▲분석개발 ▲품질 시험 ▲마스터 바이러스 뱅크(MVB) 및 제조용 바이러스 뱅크(WVB) 구축 ▲아데노바이러스 벡터 cGMP 생산 등 초기 공정 개발부터 cGMP 생산에 이르기까지 모든 과정을 지원하고 있다.

아데노바이러스 치료제 임상 진입 목표

이식이 거부된 인체 기증 폐 10건을 대상으로 UHN의 연구에서 AdhIL-10을 투여한 폐는 대조군 대비 동맥혈 산소분압이 유의하게 개선됐고, 항염증성 사이토카인 발현이 증가했다. AdhIL-10 치료가 손상돼 폐기 직전이었던 기증 폐를 다시 이식 가능한 상태로 되돌릴 잠재력이 있다는 의미다.

< 이식이 거부된 인체 기증 폐 10건을 대상으로 한 연구에서 AdhIL-10을 투여한 폐는 대조군 대비 염증성 사이토카인 발현 증가 (출처: Ex vivo delivery of recombinant IL-10 to human donor lungs”, JHLT Open, PMC11935390)>

현재 기증되는 폐의 80% 이상은 뇌사 과정과 중환자실 치료 중 발생하는 손상 때문에 이식에 쓰이지 못하고 폐기된다. UHN 연구팀은 AdhIL-10 치료를 통해 폐 이식 건수를 늘리고 폐 이식 후 장기 생존율도 개선할 수 있을 것으로 기대하고 있다. AdhIL-10 치료제가 신속하게 임상 개발 단계에 진입할 수 있도록 마티카 바이오와 긴밀하게 협력할 계획이다.#