[편집자 주] 제약업계 내에서 동물실험을 대체하려는 기술이 빠르게 자리 잡고 있다. 인공지능(AI) 시뮬레이션과 오가노이드 등 새로운 시험법이 글로벌 규제와 산업 지형을 바꾸고 있다. FETV는 이 같은 변화가 국내 제약사에 미치는 영향과 각 기업들의 대응 전략, 기술 개발 현황을 짚어본다.

 

[FETV=김주영 기자] JW중외제약은 동물실험에 의존하지 않는 다양한 대체시험 기술을 신약개발 전반에 걸쳐 도입하며 이 분야의 선도 기업으로 입지를 굳히고 있다.

 

현재 내부 연구조직과 플랫폼 전반에서 동물 대체 기술의 활용 범위를 넓혀가고 있으며 외부 전문기관과의 협력을 통해 실험법을 다변화하고 있다. 이를 통해 전임상 효율성과 임상 성공률을 동시에 높이려는 전략이다.

 

◇AI·제브라피쉬·오가노이드 선두

 

JW중외제약의 ‘주얼리(JWELRY)’와 ‘클로버(CLOVER)’로 대표되는 AI 기반 플랫폼은 다양한 질환을 겨냥한 신약 후보 물질을 도출해내는 기반 역할을 해왔다.

 

최근에는 이를 통합한 ‘JWave’를 론칭하며 AI 활용 범위를 크게 넓혔다. JWave는 500여 종의 세포주, 오가노이드, 동물모델 등 다양한 실험소재의 유전체 정보와 4만여 개의 합성 화합물 데이터를 통합해 신약 탐색에 실질적인 역할을 수행하는 구조다.

 

JW중외제약은 AI 기반 플랫폼을 신약 개발의 초기 탐색 단계를 넘어서 전임상 후반부까지 활용 범위를 확장하고 있다. JWave를 포함한 내부 데이터 분석 시스템은 후보물질의 도출뿐만 아니라 리드물질의 기전 분석, 적응증 설정, 독성 예측 등 전임상 연구의 핵심 절차에 직접 적용된다.

 

특히 타당성 연구와 IND(임상시험계획 승인) 신청 준비 단계에 이르기까지 AI를 도입해 연구 기간을 단축하고 임상 진입 가능성을 높이려는 전략을 구체화하고 있다. 기존에는 이 같은 분석을 실험에 의존하거나 외부에 위탁하는 경우가 많았지만 JW중외제약은 자체 시스템을 기반으로 후보물질과 임상 전략을 내부에서 동시에 다듬을 수 있는 구조를 갖추고 있다.

 

 

JW중외제약은 JWave를 기반으로 다양한 생물학적 실험 결과를 분석하고 있는데 그 중에서도 제브라피쉬 모델이 실제 실험 과정에서 가장 활발하게 활용되고 있다. 내부 사육시설을 구축해 독립적으로 운용 중이며 이 실험 데이터를 AI 플랫폼에 연동해 기전 검증과 적응증 설정 등 중개연구에 반영하고 있다.

 

JW중외제약은 국내 제약사 최초로 과천 연구시설 내에 ‘제브라피쉬룸’을 조성하고 약 900마리 이상의 성어를 사육하며 중개연구에 활용하고 있다.

 

제브라피쉬는 인간과 유전적으로 약 80~90% 유사한 열대어로 포유류보다 실험 효율은 높고 비용은 10분의 1 수준에 불과해 글로벌 제약사들이 비임상 대체 모델로 도입 중이다. JW중외제약은 이 제브라피쉬룸을 모든 기초연구 단계에 활용하며 실제 작용기전 검증까지 내부에서 직접 처리할 수 있는 시스템을 구축했다.

 

외부 협업도 동시에 강화하고 있다. JW중외제약은 제브라피쉬 전문 CRO ‘제핏(Zebrafish Platform Institute of Technology)’과 협력해 자체 도출한 화합물의 효능 및 적응증 확장 가능성을 검증하고 있으며 이는 대사질환을 포함한 다수의 파이프라인에 적용되고 있다. 제핏은 유전자 편집기술 기반의 맞춤형 제브라피쉬 모델을 제공하고 있으며 JW중외제약은 이를 통해 신약개발 속도와 효율을 동시에 높이고 있다.

 

 

제브라피쉬 못지않게 비중을 두고 있는 또 다른 축은 오가노이드다. JW중외제약은 바이오벤처기업 오가노이드사이언스와 협력해 환자 유래 오가노이드 기반의 비임상 R&D 플랫폼을 구축했다. 이는 실제 임상시험 결과 예측까지 연결되는 체계로 작동하고 있다.

 

JW중외제약은 미국 템퍼스AI와의 협력을 통해 암환자 유래 오가노이드와 실제 임상데이터를 결합한 정밀 항암 신약개발에도 나서고 있다. 이 협력은 단순히 실험용 데이터를 얻는 데 그치지 않고 실제 환자가 어떤 치료에 잘 반응할지를 예측하는 데까지 연결된다. 정밀의학이 지향하는 ‘환자 맞춤 치료’의 기반을 마련하는 작업인 셈이다.

 

◇AI와 대체시험 기술, 별도 연구과제로 편성

 

JW중외제약은 AI와 대체시험 기술을 별도 연구과제로 편성하고 관련 조직에 역할을 배정해 지속적으로 연구를 이어가고 있다. 단순히 기술을 도입하는 수준을 넘어 R&D 체계 내에서 이를 중심 축으로 삼고 있는 셈이다.

 

사업보고서에 따르면 해당 기술은 ‘기반기술 구축 및 협업’이라는 이름의 장기 연구과제로 편성돼 있으며 최근 6년간 신약연구센터 주도로 꾸준히 운영돼 왔다. 이 과제는 신약 후보물질 도출에서부터 전임상 실험 설계까지 이어지는 각 파이프라인 연구에 적용되고 있다.

 

현재 JW중외제약이 보유하고 있는 동물대체 기술을 바탕으로 진행 중인 대표적인 파이프라인은 JW0061, JW2286이다.

 

JW0061은 Wnt 신호 경로를 표적으로 하는 탈모 치료 신약 후보로 기존 치료제 대비 모낭 생성과 모발 성장에서 우수한 효능을 보이는 것이 특징이다. JW0061의 경우 인간 피부 오가노이드 실험에서 기존 탈모치료제보다 7배 이상의 모낭 생성 효능을 보이며 전임상을 마쳤고 임상 1상 진입을 앞두고 있다.

 

JW2286은 면역항암 기전인 STAT3 억제를 기반으로 한 저분자 항암 신약 후보로 고형암 중심의 적응증 확대를 목표로 하고 있다. JW2286 역시 오가노이드 기반 정밀시험 결과를 기반으로 STAT3 억제 기전 검증을 완료했으며 현재 First-in-Human 임상시험을 진행 중이다. 두 과제 모두 JWave를 통해 후보물질이 도출됐고 이후 전임상 시험 전반에 제브라피쉬 및 오가노이드 모델이 투입된 사례다.

 

JW중외제약 관계자는 “JW중외제약은 제브라피쉬, 오가노이드, AI 기반 연구를 통해 동물대체시험 분야에서 국내 제약사 중 가장 앞서 있다고 자부한다”며 “이 기술들을 신약개발 과정 전반에 실질적으로 적용해 효율성과 생산성을 높이고 있다”고 말했다.