[메디게이트뉴스 박도영 기자] 모낭이 소실된 대머리 환자에서는 머리카락이 다시 자라지 않는다는 것은 오랫동안 정설로 받아졌다. 그러나 10여년 전 미국 펜실베이니아대(University of Pennsylvania) 조지 코살러리스(George Cotsarelis) 교수팀이 대머리도 재생될 수 있다는 연구결과를 처음으로 과학잡지 네이처(Nature)에 발표하면서 치료 가능성을 열었다.

이어 2017년 연세대 생명공학과 최강열 교수팀이 모발 재생을 촉신하는 물질 PTD-DBM(Protein Transduction Domain-fused Disheveled Binding Motif)을 최초로 개발해 큰 반향을 일으켰다. 최 교수는 대머리 환자에서 재생 관련 신호전달체계가 낮아진데서 해답을 찾았다. 이러한 환자에서 신호전달체계를 회복시키면 머리카락이 다시 자랄 수 있도록 재생기능도 회복된다는 것이다.

최 교수팀은 생쥐모델 실험과 인간 모유두세포 연구를 통해 CXXC5(CXXC-type zinc finger protein 5) 단백질이 디셰블드(Dishevelled, Dvl) 단백질에 결합해 윈트신호전달계(Wnt signaling pathway)의 활성을 저해하고, 이것이 모발 형성을 막는다는 것을 확인했다. PTD-DBM은 CXXC5와 디셰블드 단백질의 결합을 방해하는 물질이다.

최 교수가 설립한 씨케이바이오텍(CK바이오텍)은 이처럼 줄기세포를 이용하지 않고, 줄기세포가 활성화되는 메커니즘을 이용해 재생기능을 회복시키는 치료제를 개발하는 바이오 기업이다. 줄기세포를 이용한 세포치료는 세포의 분리, 분화, 환자 적용, 안전성, 고비용, 품질관리 등 극복해야 할 문제점이 많다. 대신 씨케이바이오텍은 조직재생에서 중요한 역할을 하는 재생 관련 생체 신호전달 메커니즘에 대한 이해를 바탕으로 이를 제어해, '세포치료 없이 조직재생을 유도'하는 혁신형 치료제를 개발하는데 초점을 두고 있다.

메디게이트뉴스는 씨케이바이오텍 최강열 대표와의 인터뷰를 통해 씨케이바이오텍이 타겟하는 윈트신호전달계 및 핵심 플랫폼 기술은 무엇이며, 이를 바탕으로 씨케이바이오텍은 어떤 신약 개발 전략을 가지고 있는지 알아봤다.

최 대표는 미국 퍼듀대학에서 생화학전공으로 박사학위를 받고 하버드의대의 생화학분자약리학과에서 박사후과정을 마친 뒤, 1995년 연세의대 생화학분자생물학교실 교수를 거처 2001년부터 연세대 생명공학과 교수로 재직하고 있다. 2009년부터 국가지원 신약개발 선도연구센터인 단백질기능제어이행연구센터(ERC)의 센터장으로 10년간 활동하며 연구개발한 조직재생물질을 바탕으로 2016년 10월 교원창업기업인 씨케이바이오텍을 설립했다. 회사를 운영하며 범부처신약개발사업단 초창기부터 심사위원, 실사위원, 투자심의위원으로 활동하면서 신약개발과정에 대한 전문성을 접했다.

씨케이바이오텍은 2018년 60억원의 시리즈A 투자를 받은 데 이어, 올해 2월 135억원 시리즈B 투자유치에 성공했다. 현재 박사급 연구원 6명을 포함해 전문직 연구원 13명이 근무하고 있으며, 생물학적연구, 화학합성, 포뮬레이션, 임상연구개발을 포함해 연구개발을 진행하고 있다.
 

음성되먹임인자 기능 제어로 윈트신호전달계를 안전하게 활성화

우리 몸은 다양한 신호전달계의 활성화와, 이후 활성을 원상복구 시키는 음성되먹임인자(negative feedback regulator) 시스템에 의해 항상성을 유지한다. 윈트신호전달계는 대표적인 줄기세포활성화 신호전달계다.

최 대표는 "윈트신호전달계는 원래는 발생과정에서 중요한 역할을 수행하는 것으로 잘 알려져 있으나, 다양한 생리현상을 조절한다. 특히 성체줄기세포 활성화를 통해 환자에서 손상된 조직들을 재생해 회복시키는 매우 중요한 역할을 한다"면서 "따라서 최근 들어 재생성 치료제 개발에 관심있는 연구자들과 회사들이 윈트신호 활성화물질 개발에 큰 관심을 가지고 있다"고 설명했다.

그러나 작용인자의 돌연변이에 의한 비정상적인 윈트신호전달계 활성화가 일어나면 종종 암이나 부작용을 일으킬 수 있다. 따라서 부작용 없이 안전하게 윈트신호전달계를 활성화시키는 것이 신약개발 과정에서 해결해야 할 가장 중요한 과제다.

최 대표는 윈트신호전달계를 단순히 활성화하는 것이 아니라 낮아져있는 것을 '회복'시킨다는 개념이 씨케이바이오텍이 가진 플랫폼 기술의 핵심이라고 했다. 단백질-단백질 결합(Protein-Protein Interaction, PPI)을 억제하는 물질을 이용해, 윈트신호전달계를 억제하는 단백질의 작용을 차단하는 방법이다. 억제된 윈트신호전달계를 직접 활성화시키지 않고 음성되먹임인자의 기능을 제어하기 때문에 안전하게 활성화할 수 있다.
 
최 대표는 "비알콜성지방간염(NASH), 비만성 당뇨, 대머리 조직손상, 당뇨성족부괴양 등은 윈트신호활성도가 저해돼 재생 기능이 소실되며 질환이 발생한다. 우리는 CXXC5라는 윈트신호전달계의 음성되먹임인자의 과발현이 이같은 질환의 근본 원인임을 규명했다"고 말했다.

CXXC5가 과발현돼 세포질에서 디셰블드라는 윈트신호전달계 윗 단계에서 작용하는 단백질에 결합해 윈트신호가 억제돼 질환이 발생한다는 것이다.

최 대표는 "우리는 PPI를 개발해 CXXC5와 그 결합파트너단백질인 디셰블드 단백질이 상호작용하는 것을 막음으로써 타겟 난치성질환들에서 억제된 윈트신호전달계의 활성도를 회복시켜 조직 재생을 유도하고자 한다"면서 "CXXC5가 과발현돼 재생성 기능이 소실된 질환은 모두 우리의 타겟이 될 수 있으며, 먼저 미충족 의료수요가 높은 NASH, 그 다음으로 대머리 치료제를 개발할 예정이다"고 말했다.
 

독창적 플랫폼 기술로 전 세계 관련분야 선도…2년 내 개념증명 마치고 IPO 목표

최 대표는 "저분자화합물 스크리닝 기술을 통해 타 회사 및 연구진들이 쉽게 할 수 없는 단백질-단백질 결합 저해 저분자화합물을 스크리닝 할 수 있었던 것이 독창적인 연구개발의 시발점이 됐다"면서 "줄기세포치료방법이 아닌 재생 관련 신호전달계를 안전하게 활성화시키는 물질개발 방법은 우리의 독창적인 고유 플랫폼기술로, 전 세계의 관련분야를 선도하고 있다고 생각한다. 따라서 연구개발에 성공하면 글로벌 라이센싱 아웃 및 수익의 극대화를 기대할 수 있을 것이다"고 밝혔다.

이같은 가능성과 기대를 바탕으로 최근 시리즈B 단계 투자유치를 마무리했다.

최 대표는 "우리는 대학에서 시작된 바이오벤처 기업으로 다양한 과학 및 기술이 접목돼 개발이 진행되는 신약개발에 여러가지 어려움이 있었고, 투자자들에게 충분한 신뢰를 제공하기에는 한계가 있었다. 하지만 대학 내의 신약개발 경험을 가진 우수인력과 각종 기자재를 활용해 초기 연구를 진행했다"면서 "무엇 보다도 재생 관련 분야에서 오랜 기초연구를 통한 확고한 독창적인 기초연구기반기술에 바탕을 둔 연구임을 강조했다"고 설명했다.

이어 그는 "남이 하지 않은 혁신형 신약을 개발하는 만큼, 과학적 신뢰를 제공 할 수 있는 중요 저널에 출판한 논문들이 연구 개발의 신뢰성을 담보하는데 큰 역할을 했다"면서 "지적재산권 확보와, 회사의 단점인 화합물 합성, 포뮬레이션, 제품생산을 위한 기반 기술, 전임상 시험 관리, 각종 규제와 관련한 다양한 업무와 관련된 전문인력을 보완해 기초연구가 실제 신약 개발로 이어질 수 있는 기반을 확보 하고 있음을 입증하면서 투자 유치가 이뤄졌다"고 덧붙였다.

씨케이바이오텍의 단기적인 목표는 ▲현재 진행되고 있는 약물 최적화 ▲제조품질관리기준(GMP) 수준에서의 공정관리 및 품질관리(Chemistry Manufacture and Controls, CMC) ▲포뮬레이션 공정 연구를 통한 임상연구진입 ▲성공적인 임상 1상 및 2상 개념증명(POC)을 통해 글로벌기업에 라이센싱 아웃 및 파트너사와의 협력을 통한 임상후반 개발이다.

특히 2년 내 POC까지 마치고 기업공개(IPO)에 성공하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 그동안 연구개발에 주력했던 것에서 나아가 최고재무책임자(CFO) 영입 등을 비롯해 비즈니스 부문을 강화할 예정이다.

마지막으로 최 대표는 "우리는 비용과 기술면에서 한계에 있는 세포 이용 치료를 통하지 않고, 신호전달제어 물질을 이용한 재생적 조직재건 치료제 개발을 리드하는 혁신형 재생치료제 개발 기업으로 발전하고자 한다"면서 "다양한 질환에 적용할 수 있는 조직재생치료제 개발분야에 리더로서 역할을 확고히 하게 되길 바란다"고 말했다.