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1 분자세포생물학뉴스 최근 거대 제약회사들은 신약개발 비용의 증가와 블록버 스터 신약들의 특허 만료에 따른 수익성 악화로 말미암아 큰 위기를 맞고 있다. 생명공학의 눈부신 발전에도 불구하고 신 약개발에 필요한 연구개발 비용과 기간은 계속 늘어나고, 새 로 허가 받는 신약의 숫자는 오히려 감소하고 있다. 이는 새 로운 약물 타겟을 발굴하기 위해 초기 개발과정에 투자하는 비용이 증가되고, 약물의 안전성 규정 강화에 따라 후기 개발 과정에서 실패하는 비율이 크게 늘어났기 때문이다. 한편 다 국적 제약사들의 주 수입원이었던 블록버스터급 신약들의 특 허 만료 시점이 줄이어 다가옴에 따라 상당한 매출 감소가 예 상되고 있다. 이런 위기를 극복하기 위해 신약을 저비용과 빠 속도로 개발할 있는 방안이 요구되는데, drug repositioning (신약재창출)이 그 요구를 충족시킬 수 있는 새로운 신약개발의 방법으로 등장하고 있다. Drug repositioning이란 임상에서 효과가 부족하여 실패한 약물 또는 시판되고 있는 의약을 다시 평가하여 새로운 약효를 찾 아가는 방법을 일컫는다. 안전성이 어느 정도 검증된 약물을 개발하기에 성공가능성이 그 만큼 높다고 볼 수 있다. 과거에 도 viagra나 thalidomide처럼 임상 또는 치료과정에서 새로 운 적응증을 우연히 발견한 경우가 있었지만, 최근에는 약효 를 평가하는 기술의 발달과 질병을 일으키는 표적물질이 많 이 발굴되면서 보다 체계적으로 새로운 적응증 탐색을 할 수 있게 되었다. 현재 다수의 신약후보물질이 임상 중에 있고, 또한 여러 형태의 drug repositioning전문 바이오텍이 설립 되면서 이 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 논고에서는 신약연구의 환경변화와 drug repositioning 을 연구하는 방법, 전문 바이오텍 기업들 그리고 사례들을 살 펴보도록 하겠다. 신약개발은 어떻게 하나? 예전부터 인간은 질병을 치료하기 위해 주변에서 얻을 수 있는 약초를 사용해 보고 그 정보를 후세에 물려 주었다. 동양 에서는 다양한 약초를 적절하게 혼합하여 한의약으로 발전한 반면 서양에서는 연금술의 발달로 구축된 화학적 방법을 활용 하여 약초에서 단일 물질을 추출하고 합성하여 신약을 개발하 였다. 버드나무 껍질에서 추출된 즙이 해열제와 진통제로 오 랫동안 사용되어 왔는데, 그 추출액에 있는 살리실산이라는 성분이 효과를 나타낸다는 것이 19세기에 처음 밝혀졌다. 이 어서 유기합성을 통해 살리실산의 부작용을 없앤 아스피린이 개발되었다. 이처럼 자연상태에 존재하는 물질을 이용해서 약 을 만드는 것이 전적으로 합성하는 방법보다 더 보편적인데, 1981년부터 2006년 사이에 개발된 974개의 약물 중 63%가 이태규 보람제약㈜/BRN사이언스㈜ 대표이사, CTO Drug Repositioning (신약재창출)이란?

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1 ●● 분 자 세 포 생 물 학 뉴 스

최근 거대 제약회사들은 신약개발 비용의 증가와 블록버

스터신약들의특허만료에따른수익성악화로말미암아큰

위기를맞고있다. 생명공학의눈부신발전에도불구하고신

약개발에필요한연구개발비용과기간은계속늘어나고, 새

로 허가 받는 신약의 숫자는 오히려 감소하고 있다. 이는 새

로운 약물 타겟을 발굴하기 위해 초기 개발과정에 투자하는

비용이증가되고, 약물의안전성규정강화에따라후기개발

과정에서실패하는비율이크게늘어났기때문이다. 한편다

국적제약사들의주수입원이었던블록버스터급신약들의특

허만료시점이줄이어다가옴에따라상당한매출감소가예

상되고있다. 이런위기를극복하기위해신약을저비용과빠

른 속도로 개발할 수 있는 방안이 요구되는데, drug

repositioning (신약재창출)이 그 요구를 충족시킬 수 있는

새로운 신약개발의 방법으로 등장하고 있다. Drug

repositioning이란 임상에서 효과가 부족하여 실패한 약물

또는시판되고있는의약을다시평가하여새로운약효를찾

아가는방법을일컫는다. 안전성이어느정도검증된약물을

개발하기에성공가능성이그만큼높다고볼수있다. 과거에

도viagra나 thalidomide처럼임상또는치료과정에서새로

운 적응증을우연히발견한경우가있었지만, 최근에는약효

를 평가하는 기술의 발달과 질병을 일으키는 표적물질이 많

이발굴되면서보다체계적으로새로운적응증탐색을할수

있게 되었다. 현재 다수의 신약후보물질이 임상 중에 있고,

또한여러형태의 drug repositioning전문바이오텍이설립

되면서이분야에대한연구가활발히진행되고있다. 따라서

본 논고에서는 신약연구의 환경변화와 drug repositioning

을연구하는방법, 전문바이오텍기업들그리고사례들을살

펴보도록하겠다.

신약개발은어떻게하나?

예전부터 인간은 질병을 치료하기 위해 주변에서 얻을 수

있는약초를사용해보고그정보를후세에물려주었다. 동양

에서는 다양한 약초를 적절하게혼합하여 한의약으로발전한

반면서양에서는연금술의발달로구축된화학적방법을활용

하여약초에서단일물질을추출하고합성하여신약을개발하

다. 버드나무 껍질에서 추출된 즙이 해열제와 진통제로 오

랫동안 사용되어 왔는데, 그 추출액에 있는 살리실산이라는

성분이 효과를 나타낸다는 것이 19세기에 처음 밝혀졌다. 이

어서 유기합성을통해 살리실산의부작용을없앤 아스피린이

개발되었다. 이처럼자연상태에존재하는물질을이용해서약

을 만드는 것이 전적으로 합성하는 방법보다 더 보편적인데,

1981년부터 2006년 사이에 개발된 974개의 약물 중 63%가

특 별 기 고

이태규보람제약㈜/BRN사이언스㈜ 대표이사, CTO

Drug Repositioning (신약재창출)이란?

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●● 2웹진 8월 2010

자연에있는물질또는이를변형한화합물이다.

약을 개발하기 위해서는 화합물을 평가하는 기술이 필요

한데, 이전에는 화합물을 합성하여 in vivo 질환동물모델에

서직접평가를많이하 다. 그러다가70, 80년대이후부터

는 in vitro에서 단백질이나 세포를 이용한 활성평가가 주된

기술로자리잡게되었는데, 이는분자세포생물학기술의발

달로질병을일으키는표적단백질이밝혀지면서가능하게된

것이다. 따라서 지금은 병을 일으키는 원인을 밝히고, 그 원

인이되는표적 (대부분단백질)을조절하는물질을스크리닝

하여질병동물모델에서효력을평가하는방식이일반화되었

다. 또한 인간게놈프로젝트의 완성과 microarray,

bioinformatics기술, transgenic mice model, knock-

out/knock-down기술, proteomics 기술 등의 발달로 질병

과 연관된 단백질을 빠르게 발굴할 수 있게 되었다. 이같이

발굴된질병표적단백질을제어할수있는화합물을발굴하기

위한효능평가기술도많이발전하 는데, 수 십만개의화합

물을스크리닝하는high-throughput screening 기술, 세포

imaging기술을 활용한 high-content screening기술 등이

그예이다. 그리고화합물질을다양하게합성하는기술도발

전하 고, 단백질 3차구조를 활용하여 특정 구조에 맞는 화

합물을 in silico에서디자인하여합성하는기술도신약을개

발하는방법으로많이활용되고있다. 이같이하여질병을일

으키는표적단백질을조절하는초기화합물(hit compound)

을 발굴하고 나면 이어서 의약화학합성을 통해 효과가 좋고

생체내에흡수가잘되고채내에서잘유지되며동물에서효

력이 우수한 물질을 만들게 된다. 이 과정을 최적화 과정

(lead optimization)이라고 하는데 이를 통해 개발후보물질

을도출하게된다(그림1A).

그그림림 11.. 전통적인 신약개발과정과 drug repositioning을 통한 신약개발과정의 비교

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3 ●● 분 자 세 포 생 물 학 뉴 스

전임상단계에 들어가게 되면 외부 평가기관에 의뢰하여

설치류와비설치류에서독성실험을하고, 유전독성등도수행

하여 사람에게 투여하는 임상단계를 위한 자료를 준비하게

된다. 이어서임상시험계획서와독성실험자료효력실험자료

등을 모두 모아서 식약청에 신청하는데 이 과정을 IND

(Investigational New Drug) filing이라고 한다. 그리고 건

강한사람에서약물의부작용, 약물동태를측정하는임상1상,

소규모환자군에서약물의투여양을결정하는임상IIA, 약물

의효력을측정하는IIB, 그리고대규모환자군에서실험하는

임상 III상이있고이모든자료를모아서식약청에제출하는

NDA (New Drug Application)과정을 거치게 된다. 최근에

는임상1상전에약물의양을낮추어서건강한사람에투여하

여약물의동태를측정하는임상0상이생겨서개발여부를조

기에판단하는데활용되고있다.

이처럼 신약개발 과정은 분자생물학, 생화학, 세포생물

학, 병리학, 의약화학, 약리학, 의학 그리고 IT분야 등의 기

술이 모여서 만들어내는 융합기술의 산물이라고 볼 수 있

다. 일반적으로신약을개발하는데걸리는시간은 IND이전

까지 보통 3-5년, 임상에서 NDA까지 5-6년으로 총 10년

이상이걸린다(그림1A). 실패한과제비용까지고려시8-

10억불이상 소요되는 매우 고비용의 사업이지만, high-

risk high-return의 대표적인 고부가가치 미래 성장동력

산업이다.

Drug repositioning으로신약을개발하게되면이미전임

상과 임상 초기 단계를 거친 약물이기 때문에 신약후보발굴

과정의초기합성이나최적화단계를거치지않아도되며, 전

임상 단계에 필요한 자료가 이미 존재하므로 전임상 과정을

거칠 필요가 없다 (그림 1B). 또한 임상 초기 독성 자료도 기

존자료를활용할수있으므로새로운적응증에대한약물필

요량을 결정하는 임상 II상부터 진입하는 것도 가능하다. 따

라서약물을개발하는데드는비용이나시간, 그리고무엇보

다안전성문제에의한개발실패확률이크게낮아진다는장

점이있다.

Drug repositioning의필요성

위에서 언급한 대로 신기술의 도입으로 신약을 연구 개발

하는과정을빠르게수행하여많은신약을개발할수있을것

으로 예상할 수 있지만, 실제로는 그렇지 못한 것이 현실이

다. 새로 출시되는 합성의약 (New Chemical Entity)은

1999년 이후 매년 20-30개로 정체상태이고 반면에 연구개

발비용은 매년 10%씩 증가하고 있다 (그림 2). 이러한 저효

율, 고비용신약생산의일차적인이유는신약의안전성심사

기준이크게강화되었기때문인데, 2004년에시장에서철수

한 머크사의 Vioxx예에서 볼 수 있듯이 신약의 안전성 확보

는신약개발의가장중요한단계중하나일뿐아니라제약사

의 생존을 좌우할 수도 있는 중요한 문제이다. Vioxx는

cyclooxygenase 2 (COX-2)만을 선택적으로 억제하여

COX-1 억제에따른위장관장애를유발하지않는신개념치

료제로서 관절염과 만성통증 치료제로 1999년 미국 FDA의

승인을 받았다. Vioxx는 2003년에만 25억불이 판매되었으

나, 이약물로인해10만명가량의환자에서심장마비증세가

나타났고, 3,000명가까운사람이사망했다는주장이제기됨

에따라2004년머크사에서자발적으로시장철수를결정하

다. 이후머크사는만건이넘는Vioxx 관련소송에휘말리

게 되었으며 소송관련 비용으로 48.5억불의 비용이 들 것으

로 예상되고 있다. 최근에는 GlaxoSmithKline (GSK)에서

개발한PPARγagonist인 당뇨병치료제 Avandia가 심장질

환을 유발한다는 논란이 제기되었다. 2006년 25억불가량의

매출을 기록한 Avandia는 이후 안전성 논란이 불거지면서

매출이10% 수준으로감소되었으며13,000건에달하는소송

에연루된상태이다. 이에따라미국FDA는앞으로당뇨병치

료제로 허가 받기 위해서는 심혈관에 문제를 일으키지 않는

다는 임상자료를 같이 제출하도록 하는 새로운 정책을 채택

하 다. 두번째이유로는임상후반에가서야약물의독성과

효력에 문제가 있다는 것이 밝혀짐에 따라 많은 연구개발비

용을쏟아부은뒤에포기하는경우가있기때문이다. Pfizer

사는 cholesterol저하제인 torcetrapib 개발에 10년넘게 10

억불 정도를 투자하 지만, 임상후반에 가서야 심장에 문제

특 별 기 고

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●● 4웹진 8월 2010

를일으킬수있다는사실이밝혀짐에따라 torcetrapib개발

을 포기 하 다. 이처럼 최종단계에서의 실패를 최소화하기

위해대규모임상이전에미리개발여부를판단할수있는시

스템이매우필요하고, 최근에는translational research (임

상을위한가교적연구)처럼이를극복하기위한방법이다각

도로도입되고있다.

한편 다국적제약사는 기존 약물의 특허만료로 인하여

2013년까지 630억불의 매출감소가 예상되지만 이를 보충해

줄 자체 신약파이프라인은 충분하지 못한 실정이다. 따라서,

이를해결하기위하여제약사끼리M&A (합병흡수)를활발히

진행하고있다. 최근에만해도2009년Merck와 Schering-

Plough간의 합병을 선두로 Roche와 Genentech, GSK와

Stiefel, Pfizer와 Wyeth, 그리고 올해 초 Novartis사의

Alcon 합병까지 세계 상위 10대 제약회사 중 절반이 주요

M&A를 통해 신약 파이프라인을 보강하고 있다. 이와 같이

제약기업의생산성과수익성이크게악화되고있는상황에서

신약개발의 새로운 돌파구를 찾으려는 시도가 바로 drug

repositioning이다. 시판중인약품혹은임상후기에서약효

미달 등으로 탈락된 의약후보물질의 새로운 적응증을 찾을

수 있다면 초기 신약 개발이나 약동력학, 안전성 확보 등에

필요한 시간과 비용을 크게 줄일 수 있을 것이다. 발표된 자

료를보면임상시험중약효미달로실패하는확률이임상1상

의 경우 36%, 임상2상의 경우 37%, 임상3상의 경우 53%로

나와 있는데, 미국에서 2,300개의 신약후보물질이 개발되는

상황을 고려하면 drug repositioning의 후보물질은 상당히

많다고볼수있다.

Drug repositioning을어떻게연구할것인가?

Drug repositioning은새로탄생한신약개발방법은아니

다. 이전에도 임상실험이나 환자에 투여하다가 우연히 찾은

경우가있다. Thalidomide라는약물이대표적인데2차대전

후에 수면제를 연구하다가 임산부의 입덧에 좋다고 하여

Contergan, Distaval등의 이름으로 유럽에 출시된 약물이

다. 그러나그이듬해부터태어난아이들에게골분화에문제

가생겨손과발이몸에붙은phocomelia (단지증)라는병이

발견되면서 1961년 시장에서 퇴출되었다. 그러다가1964년

나병 (한센씨병) 환자가고통을호소면서병원을찾았는데우

연히도 그 병원에 이 약이 남아 있어서 수면제로 주었고, 다

음날 그 환자에게서 통증이 깨끗하게 사라지는 것을 발견하

다. WHO에서 이를 바탕으로 대규모 임상을 수행한 결과

나병환자의 ENL (erythema nodosum leprosum) 증상에

thalidomide가 99% 효과가 있음을 알게 되었다. 연구 결과

이 약물은 TNFα를 낮추어서 면역억제효과를 나타낸다는 것

을 알게 되었다. Thalidomide는 혈관신생 억제에도 탁월한

효능을 지니고 있음이 알려지면서 다발성 골수종 (multiple

myeloma) 치료제로서 2006년 미국 FDA사용 허가를 받았

으며현재각종종양및염증성질환을대상으로30여건이넘

는 임상시험이 진행 중이다. 이 약물을 개발한 Celgene사는

이약물로만2009년에21억불을판매하 다.

Drug repositioning의또다른예로는Viagra를들수있

다. 이 약물은 원래 Pfizer사에서 cGMP를 분해하는

phosphodiesterase 5 (PDE5)를 표적으로 고혈압, 협심증

치료제로 개발중이던 약물이었다. 그러나 임상2상에서 약효

가부족하여서약물의투여양을늘리기위한임상1상을다시

진행하 는데, 이때에 erectile function을 증가시키는 효과

가 나왔고, Pfizer사는 발기부전증 치료제로 임상을 하여 약

물을시장에출시하 다. 현재16억불이상팔리는약물이다.

그그림림 22.. 연도별 미국 내 연구개발비 및 신약허가의 추세

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5 ●● 분 자 세 포 생 물 학 뉴 스

특 별 기 고

또다른예로Serotonin과noradrenaline reuptake 억제제

로작용하면서항우울제로개발된 duloxetine이복압성요실

금 치료제로 개발된 과정은 serotonin과 noradrenaline이

요도관략근의운동신경을자극시킬수있다는사실에기인하

여 임상을 수행하여 효과를 보았기 때문이다. Viagra와

duloxetine의경우성공할수있었던또다른이유는이증상

으로시장에서필요로하는최초의경구용약물이었기때문

이다.

최근에는 약물을 평가하는 기술의 발달과 질병에 대한 지

식이많이축적되면서보다체계적으로 drug repositioning

을할수있게되었다. 크게보면동물에서평가하는방법, 세

포에서평가하는방법, in silico에서분석하는방법으로나눌

수있다(표1).

Drug repositioning을연구하는기업

이분야의선두주자는Ore pharmaceuticals와 Sosei를

들수있다 (표1). Ore pharmaceuticals는Gene logic의다

른 이름으로 2007년에 유전체 사업부를 Ocimum

Biosolutions에 판 뒤에 새로 붙인 이름이다. 동물, 세포그

리고in silico분석기술을모두갖추면서400여개가넘는질

병모델을 활용하여 통합적으로 drug repositioning하는 회

사로 출발하 다. 대부분 다국적제약사와 협력하면서 많은

결과를창출하 는데, 초기기술에많은투자를하면서도외

부제약사로부터 용역비를 받지 않고 진행한 경 상의 실패

로 현재는 위축된 상태이다. 반면에 일본의 Sosei사는 일본

제약사가 갖고 있는 임상에서 중단된 화합물을 확보한 뒤에

전세계에 퍼져있는 연구기관에 보내서 다양한 분야에서 약

효를평가하는방법으로drug repositioning을수행하고있

고, 탄탄한 파이프라인을 구축하고 있는 성공적인 모델이라

볼 수 있다. 미국의 Melior사는 35종의 질병동물모델을 구

축하 고, 제약사들과 협력하는 모델로 시작하면서 당뇨병

치료제 후보물질을 확보하 다. 이외에도 면역질환을 평가

하는 시스템 활용하여 drug repositioning하는 Celentyx

사, 신호전달체제를 활용하여 약물을 분석하는 KineMed등

이 있다. 특히 CombinatoRx사는 알려진 약물을 잘 조합하

여새로운약물을찾아가는전략을활용하고있다. Biovista

사는 기존에 발표된 자료를 in silico로 분석하여 새로운 적

응증을찾아가고있고, 약물의부작용을미리예견하는분석

도하고있다. Drug repositioning을전문으로하는바이오

벤처사의 경우 다국적제약사와 협력관계를 맺어 수익을 창

출하고한편으로독자적인신약파이프라인을구축하는전략

을병행하고있다.

본인이속해있는BRN사이언스에서는GPCR (G protein

coupled receptor)의활성도를세포에서평가하는기술을갖

추어서 시판되는 약물의 새로운 효능을 탐색하고 있다.

GPCR은 인간 유전자의 3-4%를 차지하며, 세포막 수용체

중 가장 큰 그룹을 구성하고 있다. GPCR은 신경전달, 호르

몬, 염증반응, 심혈관계, 세포 증식 등의 중요한 생리작용에

관여하고있으며, 시판되는상위50개약물중20%가GPCR

을 표적으로 한다고 알려져 있다. BRN사이언스에서는 230

여종의GPCR을adenovirus를이용하여발현시키는시스템

을 구축하 으며, 각 GPCR을 발현시킨 세포를 이용하여 시

판 약물 라이브러리에서 특정 GPCR을 조절하는 약물을 탐

색하거나, 특정 질병 모델에 여러 GPCR을 발현시켜 GPCR

의 새로운 역할을 규명하여 새로운 약물 타겟을 발굴

하는 연구를 수행 중이다 (그림 3). 최근에는 Bimolecular

Fluorescence Complementation (BiFC) 기술을 이용하여

GPCR의homodimerization과heterodimerization을체계

적으로밝히는연구도수행하고있다.

표표 11.. Drug repositioning 방법과 drug repositioning 전문기업

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●● 6웹진 8월 2010

Drug repositioning의최근개발사례

HIV 치료제로개발된약물이항암제나관절염치료제로적

응증을확대한경우가다수보고되고있다(표2). Plerixafor

(AMD3100)은 HIV의 보조수용체인 CXCR4의 길항제

(antagonist)로서 HIV의 감염을 억제하는 약물로

AnorMED사에 의해 개발 되었으나, 심장 부작용이 나타나

개발이 중단된 약물이었다. 차후 AnorMED는 CXCR4가 조

혈모세포가 골수로 이동하는데 중요한 역할을 하는 SDF-1

의수용체라는것에착안하여plerixafor를말초혈액조혈모

세포 채집에 응용하 으며, 2006년 회사 M&A를 통하여

plerixafor를 Genzyme에판매하 다. G-CSF를이용한말

초혈액조혈모세포채집은골수이식의가장중요한방법으로

확립되어왔으나10-15%의환자에서는이방법이효과가없

다. Plerixafor를 G-CSF와 함께 투여하게 되면 조혈모세포

의 말초혈액으로의 이동을 크게 증가시키는 것으로 나타나

plerixafor는 2008년 12월 Mozobil이란 이름으로 미국

FDA의 승인을 받았다. 항암치료시 화학요법이나 방사선 치

료를하게되면체내의정상세포, 특히면역세포와조혈모세

포가많이죽게되어면역성이크게낮아질수있다. 이를방

지하기 위하여 항암요법을 실시하기 전에 환자에게 G-CSF

와 plerixafor를투여하여골수에있는조혈모세포를혈액내

로 이동시켜 회수하여 보관한 후, 항암치료 후 다시 환자에

투여하는시도가이루어지고있다.

한편HIV protease inhibitor인 nelfinavir는Akt 를억제

하여 항암효과를 나타낸다고 보고되었으며, combination

therapy로여러암환자에서현재임상 1상이진행중에있다.

최근에는 또 다른 HIV protease inhibitor인 ritonavir도 항

암효과가 있다고 보고 되었다. 또 다른 HIV 치료제인

Maraviroc은 CCR5의 antagonist로서 HIV 보조수용체인

CCR5의 작용을 막아 바이러스의 침입을 막는 HIV치료제로

허가를 받았다. 임상결과를 분석한 결과 CCR5의 variant를

지닌환자군에서류마티스성관절염발생이낮다는사실을발

견하여현재류마티스성관절염치료제로임상2상중에있다.

다른 질병의 치료제로 쓰이다가 항암제로 개발되는 경우

를살펴보자. Metformin은당뇨병치료제로많이쓰이는약

물로최근에유방암에효과가있다는보고되었으며, 현재임

상3상중에 있다. Metformin이 AMPK를 활성화 시키면

mTOR가 억제되어서 암세포 증식이 억제된다고 알려져 있

다. 한편 rapamycin은mTOR를억제하여 lymphocyte증식

그그림림 33.. BRN 사이언스의 drug repositioning 전략. A) 시판되는 약물 라이브러리에서 특정 GPCR의 활성을 조절하는 약물을 탐색한다. B) Adenovirus-GPCRpanel을 이용하여 230여종의 human GPCR을 cell-based disease model에 발현시켜 특정 질병을 조절할 수 있는 새로운 약물 타겟을 발굴한다.

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7 ●● 분 자 세 포 생 물 학 뉴 스

특 별 기 고

을 막는 면역억제제로 장기이식시 cyclosporin대신 많이 사

용되고있으며, 현재여러암종에대한치료제로임상 1상, 2

상 시험중에 있다. mTOR의 또 다른 억제제인 Certican

(everolimus) 임상3상 결과도 renal cancer에 효과가 있다

고 보고 되었다. 따라서 mTOR억제는 항암효과와 관련성이

높다고 보여지며, 최근에 발표된 rapamycin이 동물에서 수

명을연장시켜준다는사실과연결시켜보면매우흥미롭다.

폐경기 여성의 골다공증치료제로 개발된 raloxifene 은

estrogen receptor modulator인데 골세포에서 유전자발현

을 증가시켜서 골다공증을 억제하는 효과가 있다. 그런데

estrogen은심혈관질환을낮출수있다고이미보고가있기

에, 이를 바탕으로estrogen agonist인 raloxifene이 심혈관

에어떤 향을주는지임상을수행하 지만큰효과를볼수

없었다. 그 대신 임상결과를 분석하는 과정에서 유방암억제

효과가있음을알았고, 유방암세포에서는골세포에서와달리

estrogen receptor에의한유전자발현을억제시켜주는효과

를나타냈다. 그결과raloxifene은 tamoxifene과더불어유

방암치료제에많이쓰이고있다.

Drug repositioning으로새로운용도를발굴한사례를좀

더 살펴보면 다음과 같다. 뇌에서 glutamate가 방출되면

excitotoxicity를 통해 신경세포가 죽게 되는데, glutamate

excitotoxicity를 억제하는 물질을 시판시약 중에서 찾은 결

과beta-lactam 계열의항생제가억제효과가있음을알아냈

다. 그중에서 ceftriaxone을이용하여루게릭병으로알려진

ALS (Amyotrophic lateralsclerosis) 환자에서 임상3상 중

에 있다. Ceftriaxone은 NF-κB를 활성화 시켜 glutamate

transporter GLT1의발현을증가시킴으로써효과를나타낸

다. Genentech에서 개발한 Avastin은 대장과 폐암치료에

쓰이는항체신약으로VEGF와결합하여그기능을억제하는

데, Fc 부위가없는형태의Lucentis (bevacizumab)을별도

표표 22.. Drug repositioning을 통해 개발되었거나 개발중인 약

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●● 8웹진 8월 2010

로 개발하여 노인성황반변성 (age-related macular

degeneration, AMD)의 치료제로 시판하 다. 문제는

Avastin의 가격이 1회 투여시 17-50불인 반면에 Lucentis

는 1회 투여 가격이 2000불이 된다. 그 같은 이유는

Lucentis를임상실험할때에상당히많은비용이들었기때

문인데, 이경우AMD환자에Avastin을쓰는대체처방이증

가될수있다. 이외에도 finasteride는남성호르몬생성에관

여하는 효소인 5-alpha reductase를 억제함으로써 전립선

비대증치료에효과를보여Proscar라는이름으로출시되었

으나, 남성호르몬의과량분비는대머리를유발과관련이있

으므로전립선비대증치료에쓰이는약의1/5 양을함유한약

을Propecia라는대머리치료제로따로판매하고있다. 이와

더불어 혈관확장제인 minoxidil도 머리에 혈액 공급을 원활

히하여발모효과를나타내고있다.

결론

Drug repositioning은기존의약물의적응증을재탐색하

여새로운질병치료제로쓰고자하는시도이다. 이를가능하

게한것은한가지약물이한가지표적단백질만을조절하지

않고다른표적단백질도조절할수있다는가정에기인한다.

실제로 체내에서는 투여한 약물이 여러 단백질에 붙어 약효

를나타내는경우가많다. Drug repositioning의또다른근

거는 특정 표적단백질이 한가지 질병에만 관여하지 않고 다

양한 질병에도 관여할 수 있다는 점이다. 세포 내에서 막 단

백질이나 세포 내 신호전달 단백질은 한가지 기능만을 수행

하지는 않고 세포나 기관에 따라서 다양한 생물학적 역할을

수행하고있다. 따라서기존에알려진표적단백질이특정질

환과 관련된다는 사실을 규명할 수 있다면 이 또한 drug

repositioning을 통한 약 개발이 가능할 것으로 본다. 현재

당면한 신약개발의 환경을 분석한다면 drug repositioning

분야는 개발 속도와 비용면에서 충분히 매력적인 분야이다.

Drug repositioning을 성공적으로 수행하기 위해서는 약물

스크리닝 방식, 질병 모델의 적절성 등이 중요한 관건이 될

것이다. 또한다국적거대제약사들로부터임상에실패한약

물을확보하는것도성공가능성을높이는데기여할것이다.

시판된 여러 약물들의 최적화된 조합을 찾아 새로운 약물로

허가 받는 것도 drug repositioning의 좋은 전략이라고 볼

수있다. 물론이분야에도어려운점은있다. 예전에허가받

은약물은보다강화된현재의안전성기준을통과해야하고,

오래된 약물은 물질특허가 만료되어서 적응증으로만 특허성

을인정받아야한다. 그리고기존치료제를새로찾은적응증

에그대로쓰는대체처방을막기위해서는약물의양이나제

형을 달리 할 필요가 있다. 결론적으로 drug repositioning

은 다국적 기업에 비해 상대적으로 제약환경이 열악하고 신

약 개발경험이 적은 국내 제약 기업들이 우선적으로 추구해

야할스마트신약개발전략이라고할수있을것이다.

【참고문헌】

1. Ashburn, T.T. and Thor, K.B. Drug repositioning:Identifying and developing new uses for existingdrugs. Nature reviews drug discovery 3, 673-683(2004).

2. Barton, C.L. Drug repositioning strategies:Innovative strategies to boost pipeline productivity.Business Insights (2007)

3. O’Connor and Roth, B.L. Finding new tricks for olddrugs: an efficient route for public-sector drugdiscovery. Nature reviews drug discovery 4, 1005-1013 (2005)

4. Drug repositioning strategies, Datamonitor (2008).

1978-1982 서울대학교자연대미생물학과, 학사1982-1984 서울대학교자연대미생물학과, 석사1988-1993 U. of Washington 의과대학미생물학과, 박사1993-1994 UCLA 혈액종양학과 postdoctorate1984-1988 럭키화학㈜, Lucky Biotech Corp.(USA) 연구원1994-2000 엘지생명과학㈜,선임/책임연구원2000-2006 크리스탈지노믹스㈜, 연구이사2006-2009 뉴로제넥스㈜/뉴젝스㈜대표이사2009-현재 보람제약㈜/BRN사이언스㈜대표이사, CTO

이태규

저 자 약 력