엑소좀 기반 신경정신질환치료제 개발

엑소좀(Exosome)은 1983년 세인트루이스 워싱턴대의 Philip D. Stahl 교수팀이 발견하였다. 같은 시기에 캐나다 McGill대 Rose Johnstone 교수팀도 엑소좀을 발견하였다. 적혈구와 철분 섭취에 대한 연구중 철결합 단백질이 망상세포를 떠나 적혈구의 성숙을 가능하게 하는 새로운 소포구조를 확인하고 이를 엑소좀이라 명명하였다. 엑소좀은 다른 세포가 흡수할 수 있는 세포구성성분(단백질, DNA, RNA)의 분비를 담당하는 세포외 소포의 한 유형이다. 엑소좀을 통한 세포내 통신은 세포 기능과 행동에 영향을 미칠 수 있으며, 엑소좀은 암, 신경퇴행, 염증성 질환 등 다양한 질환의 발병에 관여하는 메커니즘이다.

엑소좀은 30~100 나노미터 폭의 지질구체로 몸 전체의 세포에서 microRNA(miRNA)와 같은 작은 분자를 전달하는 데 사용된다. 세포내로 물질을 전달하는 데 사용되는 바이러스 벡터와 리포좀은 반복투여후 면역반을을 유발할 수 있다. 또한 리포좀은 고용량에서 세포를 손상시킬 수 있다. 엑소좀은 이미 신체를 순환하고 있기 때문에 인공 소포보다 더 안전한 것으로 간주된다. 대부분의 나노입자 약물운반체와 마찬가지로 엑소좀은 주로 간, 폐 및 비장에 축적된다. 그러나 엑소좀은 원래 수집한 조직에 대한 친화성을 보여주어, 엑소좀이 필요한 곳에 더 많은 약물을 전달하여 부작용 가능성을 줄일 수 있다. 전달 플랫폼으로 연구되고 있을 뿐만 아니라 신경질환 치료제, 액체생검 및 화장품으로도 연구되고 있다.

실로아(Ciloa)는 프랑스 국립 보건의료 연구소인 INSERM 연구소 Robert Mamoun 박사와 프랑스 국립 과학연구소(Centre national de la recherche scientifique, CNRS) Bernadette Trentin 박사에 의하여 2011년 Montpellier대와 CNRS의 분사기업으로 설립되었다. 엑소좀과 관련된 관심 폴리펩티드의 분비를 가능하게 하는 키메라 폴리뉴클레오티드에 관한 2개의 특허(US9546371B2, US9611481B2)를 2017년 미국 특허청에 등록하였다. 초기 임상시험을 지원하기 위한 공장을 건립중이다.

코디악 바이오사이언스(Codiak Biosciences)는 하바드대 Eric Lander 교수와 텍사스대 Raghu Kalluri 교수가 2015년에 엑소좀 치료제 개발을 목적으로 설립하였다. 치료제 전달(US10370663B2), 막단백질을 이용한 치료용 엑소좀의 제조(US10561740B2), 핵산 세포로의 엑소좀 전달(US10695443B2) 면역종양학 및 항염증요법을 위한 엑소좀)(US10723782B2) 등의 발명을 미국 특허청에 등록하였다. 2020년 나스닥에 상장되었고, 2021년 1월 현재 시가총액은 5억 3천만$이다.

에복스 테라퓨틱스(Evox Therapeutics Ltd.)는 옥스퍼드대와 스웨덴 카롤린스카 연구소의 연구를 기반으로 엑소좀 치료제 개발을 목적으로 2016년에 설립되어 4720만£의 투자를 유치하였다. 치료적 전달 엑소좀과 이 엑소좀을 생산하는 방법, 및 용도 등에 관한 2개의 발명을 유럽 특허청에 등록하였다(EP3463465B1, EP2983721B1). 2020년 선불금 4,400만$, 최대 개발성과금 8억 8200만$을 받는 조건으로 타케다와 협력계역을 체결하였다. 협업은 새로운 단백질 대체 및 mRNA 치료법 개발에 초점을 맞추고 Evox의 독점적인 엑소좀 기술을 사용한 표적 전달을 연구한다. 에복스의 Niemann-Pick Type C 프로그램을 포함하여 최대 5개의 희귀질환 표적을 포함하며 타케다는 임상 개발을 담당한다. 2020년 에복스는 선불금 2천만$, 최대 개발성과금 12억$을 지급받는 조건으로 릴리와 신경장애 치료용 ASO 협력계약을 체결하였다.

아루나 바이오(Aruna Bio)는 2003년에 설립되어 2,400만$의 투자를 유치하였다. 아루나가 개발한 AB126은 신경줄기세포에서 파생된 동종 신경 엑소좀으로서 뇌졸중 치료제로 개발중이며, 또한 siRNA, mRNA 및 항체 등의 전달시스템으로도 연구중이다. 이 기술은 2015년 미국 특허청에 출원되었다(US20190352603A1).

Louisville대 Ramesh Gupta 교수는 우유에서 엑소좀을 분리하고 이를 약물전달시스템으로 활용하는 방법을 개발하고 2019년 미국 특허청에 등록하였다(US10166259B1, US10420723B2). 이를 상용화하기 위하여 3P 바이오테크놀로로지를 2013년에 설립하였다. 이 기술은 2017년 퓨어테크(PureTech)가 라이센스하였다. 이 기술을 기반으로 2018년에는 로슈는 퓨어테크 헬스(PureTech Health)와 연구개발 협력 계약을 체결하였다. 로슈가 퓨어테크에 선불금 3,600만$과 개발성과금 최대 10억$의 조건이었고, 로슈는 이 기술을 활용하여 ASO 약물을 경구로 투여하고자 한다.

브레인스톰 셀 테라퓨틱스(BrainStorm Cell Therapeutics)은 이스라엘 텔아비브대 Daniel Offen 교수와 Eldad Melamed 교수가 개발한 누르오운 (NurOwn) 기술을 기반으로 2000년 설립되었다. 누르오운기술 플랫폼의 MSC-NTF 세포는 생체외에서 확장되고 분화된 자가 골수유래 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cells, MSC)에서 생산된다. 브레인스톰은 2019년 세포기술 플랫폼이 신경퇴행성 질환에 대한 엑소좀을 포함하도록 확장한다고 발표하였다.

엑소좀 다이그노스틱스(Exosome Diagnostics)는 2008년 설립되어 엑소좀 기반 액체 생검으로 암을 진단하고 있다. 2018년에 바이오 테크네(Bio-Techne)가 선불금 2억 5천만$, 최대 개발성과금 3억 2,500만$의 조건으로 엑소좀 다이그노스틱스를 인수하였다. 이탈리아의 엑소조믹스(Exosomics)는 2017년에 설립되어 엑소좀 기반 액체생검을 개발중이다. 솔바이오(SOL bio)는 2019년 설립되어 엑소좀 기반 액체생검을 개발중이다.

일리아스바이오로직스(ILIAS Biologics)는 KAIST 최철희 교수의 연구를 기반으로 2015년에 설립되었다. 카고 단백질을 포함하는 엑소좀의 대량 생산 방법, 엑소좀 제조용 벡터, 카고 단백질을 세포질에 로딩하는 방법을 2020년 미국 특허청에 등록하였다(US10702581B2). 3,760만$의 투자를 유치하고 염증 및 대사 영역의 치료용 엑소좀을 개발중이다.

엑스코바이오는 2017년 설립되어 630억원의 투자를 유치하였다. 엑소좀 기반의 바이오 신약 및 재생 에스테틱 분야의 연구 개발 및 제품 생산을 하고 있다. 줄기세포에서 추출한 엑소좀을 함유하는 피부 미백, 주름 개선 또는 재생용 화장료 조성물 특허를 2018년 미국 특허청에 등록하였다(US10071050B2).