차세대 염기서열 분석(NGS) 서비스로 알려진 테라젠바이오가 본격적으로 신약 개발에 뛰어들었다. 첫 타자는 NGS를 기반으로 한 개인 맞춤형 암백신이다. 현재 모더나, 바이오엔텍 등이 포스트 코로나를 대비하기 위해 개발 중인 분야다. 테라젠바이오는 신생항원의 발굴에 집중해 해외 기업 대비 신약 경쟁력을 높일 계획이다. 

황태순 테라젠바이오 대표(왼쪽)와 백순명 테라젠바이오 소장국내에서도 개인 맞춤형 암백신 치료제가 등장할 전망이다. 테라젠바이오는 올해 개인 맞춤형 암백신 ‘TB-CV-01’의 비임상을 마치고, 내년께 글로벌 임상 1상에 진입할 계획이다. 개인 맞춤형 암백신으로는 국내에서 가장 빠른 속도다. 

글로벌 NGS 서비스 기업이던 테라젠바이오는 2020년 백순명 연세의생명연구원장을 R&D 기술총괄(CTO)로 영입하며 본격적으로 신약 개발에 뛰어들었다. 그 선두에 있는 것이 바로 암백신이다. 자체 생산 AI 데이터로 신생항원 발굴 정확도 40%까지 높여 암백신을 개발한 지 2 년여 만에 빠르게 비임상까지 진행할 수 있었던 데에는 백 CTO의 역할이 컸다. 황태순 테라젠바이오 대표는 “맞춤의학의 대가로 알려진 백 CTO가 임상 경험을 바탕으로 암백신의 개발전략을 잡았다”며 “개인 신생항원의 발굴에 과감하게 투자한 것이 ‘신의 한 수’였다”고 했다. 

개인 맞춤형 암백신의 첫 단추는 신생항원을 발굴하는 작업이다. 많으면 수백 개에 이르는 신생항원 중 면역반응을 일으킬 수 있는 항원을 선별하는 것은 백신의 성공 여부를 좌우하는 핵심 기술이다. 

2020년 10월 공개된 ‘테슬라(TESLA)’ 컨소시엄의 신생항원 예측 결과를 보면 이 작업이 얼마나 난제인지를 알 수 있다. 당시 세계 유수의 25개 연구팀이 참여해 환자 6명의 맞춤형 신생항원을 발굴했다. 총 608개의 신생항원 중 면역원성을 일으킨 항원은 고작 37개. 6%에 해당하는 양이었다. 

반면 테라젠바이오의 인공지능(AI) 기반 신생항원 발굴 플랫폼 기술인 ‘딥오믹스 네오’의 정확도는 40%를 웃돈다. 백 CTO는 “암세포의 HLA(MHC), T세포, 신생항원 등 세 단백질의 결합력을 모두 고려해야 면역원성이 뛰어난 신생항원을 선별할 수 있다”고 했다. HLAⅠ은 자신인지(self), 남인지(non-self)를 증명하는 일종의 ‘ID 카드’다. 세포독성 T세포(CD8 T세포)는 HLA(MHC) 위에 결합한 신생항원을 인지해 공격한다. 즉 T세포를 활성화하는 신생항원을 찾기 위해서는 ①HLAⅠ과 신생항원이 결합하는 부위 ②신생항원과 T세포가 결합하는 부위를 모두 고려해야 한다. 

백 CTO는 “대부분의 기업들이 ①번 부위만을 공략한다”며 “그렇다 보니 실제 면역을 활성화하는 항원을 제대로 찾지 못하는 것”이라고 했다. 

이어 “②번 부위에 대한 데이터가 워낙 적은 탓도 있다”고 설명했다. 

회사는 이 문제를 해결하기 위해 공개 데이터 이외에 자체적으로 생산한 AI 데이터를 이용해 학습을 강화하고 있다. 실제 ①번 데이터의 경우 생산 데이터를 통해 정확도가 향상된 모델을 확보했고, ②번 데이터의 향상 모델도 개발 중에 있다. 테라젠바이오는 이와 관련해 3건의 특허를 취득했다. 

이어 지난해에는 HLAⅡ에 결합하는 신생항원을 예측하는 기술 특허를 확보했다. HLAⅡ는 항원제시세포(APC)에만 발현된 단백질로, 외부 물질이 침입했을 때 외부 물질의 일부(펩타이드)를 도움 T세포(CD4+ 세포)에게 제시하는 역할을 한다.

백 CTO는 “최근 HLAⅡ를 활성화시켜야 HLAⅠ도 활성화된다는 연구 결과가 많이 나왔다”며 “신생항원이 면역체계를 활성화시키려면 HLAⅡ를 통한 면역 활성도 필요하다는 의미”라고 했다. 

회사의 설명에 따르면 HLAⅠ은 항원이 결합하는 부위(포켓)가 빡빡해 오히려 구조를 예측하기가 쉽다. 반면 HLAⅡ는 포켓이 헐렁한 편이라 구조를 예측하기가 매우 어렵다. 황 대표는 “딥오믹스 네오는 HLAⅡ에 결합하는 신생항원 예측 기술까지 포함한다”며 “이 분야에서는 독보적인 플랫폼 기술”이라고 했다. 직장암과 대장암 공략 후 고형암으로 암종 확대 전략 

딥오믹스 네오를 기반으로 한 TB-CV-01은 mRNA 백신으로 개발될 예정이다. 초반에는 펩타이드로 개발했지만, 체내에서 빠르게 분해가 된다는 점, 여러 항 원 정보를 넣는 경우 크기가 커지고 가격경쟁력이 떨어진다는 점 등을 고려해 mRNA 백신으로 선회했다. mRNA 백신은 생산 단가가 비교적 낮고, 10개 내외 의 신생항원 정보를 담을 수 있다는 장점이 있다. 환자마다 다르게 생산할 수 있는 유연성도 있다. 

황 대표는 “여기에 더해 최근 코로나 백신으로 국내에서 mRNA 백신 생산이 훨씬 수월해졌다”며 “mRNA 백신 관련 기술을 확보한 기업도 크게 늘었다”고 언급했다. 

현재 테라젠바이오는 에스티팜과 mRNA 백신을 공동개발하고 있다. 향후 mRNA-LNP 백신의 위탁개발생산(CDMO) 역시 에스티팜이 맡게 될 예정이다. TB-CV-01의 임상 1상은 국내보다는 유럽에서 먼저 이뤄질 전망이다. 황 대표 는 “국내에서는 아직 개인 맞춤형 암백신이 임상에 들어간 사례가 없다 보니 승인을 받기까지 여러 논의가 필요하다”며 “유럽의 경우 국내보다는 좀 더 제 도적 기반이 마련된 상태라, 내년 상반기에 1상 임상시험계획(IND)을 제출할 계획”이라고 했다. 

우선적으로 도전하는 암종은 대장암과 직장암이다. 대장암과 직장암은 변이 유전자에 따라 CMS1~4로 분류되는데, TB-CV-01은 이 중 CMS4를 타깃한다. CMS4는 가장 많이 진행된 환자에게서 주로 발견되는 분자아형으로, 기존 항 암제에 대해 내성이 있고 면역관문억제제에 반응하지 않아 예후가 좋지 않다 고 알려져 있다. 회사는 TB-CV-01을 통해 CM4 분자아형 대장암과 직장암에서 면역관문억제제 의 반응을 유도하는 것이 목표다. 황 대표는 “NGS 사업을 통해 100억 원대의 매출을 꾸준히 확보하고 있다”며 “올해는 고정 매출을 200억 원대로 높이고, 암백신을 필두로 한 신약 개발 사 업을 가속화하는 것이 목표”라고 했다