세계적인 블록버스터 품목들인 이들은 모두 이온채널의 조절을 정상적으로 유지하는 기전을 갖고 있는 의약품이다.
유한양행 강희일 연구소장은 “이온채널은 거의 모든 세포에 존재하면서 이온의 운반, 세포막 전위차 조절, 시그널링 등의 역할을 하며 심장 박동, 근육수축, 호르몬 분비, 통증지각 등의 여러 과정에 관여하고 있다.”고 설명한다.
또한 “많은 타잎의 이온채널이 알려져 있는데 주요 이온채널로는 Na+, K+, Ca+, Cl- 채널로서 이들 채널을 차단하는 기전을 가진 약들이 많이 개발되어 있다”고 밝혔다.
신약조합은 ‘바이오 뷰’ 최근호에 ‘이온채널을 이용한 신약연구’라는 글을 싣고 이온채널 관련 시장에 대해 자세히 소개했다.
자료에 따르면, 유전체 연구 결과 406개의 이온채널 유전자가 존재하는데, 이중 5개의 이온채널을 약물 타겟으로 하여 현재 28개 약물이 시장에 나와 있으며, 이 약물들의 전세계 매출액은 120억 달러에 이른다.
이온채널을 타겟으로 시장 진출에 성공한 주요 제품과 전세계 매출액을 보면 심장순환계에서 Adalat, Norvasc 등 칼슘길항제가 40억 달러, 중추신경계에서 Paroxetine(세로토닌 uptake)가 26억 달러, 소화기계에서 Losec(이온 펌프)가 57억 달러로 추산되고 있다.
이온채널에 시장은 '유전체의 1.3%, 약물의 5%, 매출액의 13%'로 요약이 가능하다. 이온채널 타겟 의약품 매출액이 높은 비중을 차지함에 유의할 필요가 있다.
임상개발 단계에 있는 화합물은 모두 135개이다. 약물 타겟 분자기전으로서 이온채널이 제약 및 바이오 업계에서 큰 관심을 끌고 있음을 알 수 있다. 이 분야가 약물 타겟면에서 매우 거대한 잠재력이 있음을 말해준다.
이온채널을 타겟으로 한 신약 개발의 성공 사례를 보면 제약기업들이 왜 이 분야에 연구력을 집중하고 있으며, 신약을 발매하려고 애쓰는지 명확해진다.
제약 및 바이오 산업에서 이온채널의 용도는 ▲ 약물 타겟으로서 이온채널 이용 ▲ 화합물의 독성발현 지표로서 이온채널 이용 (ADME/Tox 검색) 등 2가지로 나눌 수 있다.
수 많은 이온채널 유전자들의 간섭, 약물 타겟으로의 활용, 이러한 타겟들의 검색 등에서 이온채널은 성장 잠재력이 큰 분야로 떠오르고 있다.
그 중에 아마도 이온 채널을 타겟으로 한 신약 연구가 가장 큰 시장 기회이며 제약 및 바이오텍 회사들이 가장 투자를 많이 하는 분야이기도 하다.
이온채널은 약물 타겟으로서의 역할뿐 아니라, 약물에 대한 독성 지표로서도 응용 가치가 있다.
이온채널과 관련없는 어떤 약물이 이온채널에 영향을 주어 독성을 일으킬 가능성을 알아보는 시험법들이 존재하며, 특별히 심장순환계에서 심장독성, 부정맥 및 관련 독성을 시험할 때 활용이 기능하다.
잘 알려진 예로서 많은 제약기업에서 바라지는 않지만 필수적으로 수행하고 있는 hERG 칼륨채널 시험이 있다. hERG 채널이 차단되면 임상적으로 QT 연장증후군 (LQTS)가 나타날 가능성이 있으며, 이는 치명적인 부정맥의 가능성을 내포한다.
제약기업들은 신약 후보물질들에 대하여 hERG 및 이와 유사한 종류의 독성지표를 검색할 필요성이 상존한다. 이러한 점 때문에 이온채널이 약물독성의 지표로서 사업성이 생긴다.
이온채널 분야의 주요 시장은 ▲ 이온채널 연구 및 간섭 ▲ 1차 검색 ▲ 2차 검색 ▲ 독성 검색 등 4가지로 세분할 수 있다.
첫째, 연구 시장
이 시장은 새로 생겨나며 진화하는 특성이 있기 때문에 기업-달러 가치를 예측하기가 어려운 시장이다.
패치-클램프와 같은 신기술의 출현을 예로 들 수 있다. 여러 대학이나 비영리 기관들이 이러한 신기술들은 이용하고 있기 때문에, 현 시점에서는 정량화가 곤란하지만 결국 연구 시장이 생겨나게 된다.
향후 인비트론사는 대학 연구자들에게 FRET-기반의 시약 보급을 확충할 계획이며, 이로 인해 이온채널 영역의 연구가 증가할 것이다.
대학측에서의 이러한 연구 증가는 제약기업 연구자들로 하여금 FRET-기반 연구를 채택토록 하는 촉매가 되어 제약 및 바이오텍 검색에의 응용도 팽창될 것이다
아직 밝혀지지는 않았으나 약물 타겟의 잠재력이 있는 수 많은 이온채널 유전자들이 동정되고 있다.
연구분야 시장 형성에 관여하는 요소들로는 시험방법의 감도, 선택성, 고수준의 폭넓은 정보, 시험법의 신축성과 경제성 그리고 아마도 가장 중요한 요소인 시험법의 생리학적 의미와 연관성 등이 있다.
둘째, 1차검색 시장
측정 감도와 함께 시험법의 검색효율과 견뢰성 (Robustness)은 1차 검색에서 가장 중요한 요소이다. 1차 검색법은 고효율 검색을 위한 스케일 확장성이 있어야 하고, 견뢰성이 있어 재반 실험 조건에서도 재현성이 있어야 한다.
이온채널에 대한 1차검색 시장은 상향식, 수요-기반 접근법을 사용하여 전체 시장을 계산해 낼 수가 있다. 이러한 시장 모델은 제약분야와 바이오텍 분야의 2가지로 나눌 수 있다.
1차 검색의 전체 시장 기회를 2004년에 1.5억 달러로, 그리고, 2006년에 거의 6억 달러까지 성장할 것으로 예측되고 있다. 위의 시장 기회중에서 제약과 바이오텍의 비율은 2004년에 70:30으로, 그리고, 2006년에는 60:40으로 양분될 것으로 예상된다.
제약분야는 2004년 9천6백만달러, 2005년 2억8백만달러, 2006년 3억4천6백만달러의 이온채널 검색용 소모품 시장 기회를 가져올 것으로 전망되고 있다.
셋째, 2차검색 시장
2차 검색에서 가장 중요한 요소는 1차적으로 시험법의 생리학적 의미와 연관성이 커야 하고 또 시험 포인트들이 폭넓은 정보를 제공해야 한다는 것이다.
1차 검색과는 달리 검색되는 샘플수가 비교적 적고, 매우 엄격한 통제하에서 시험이 행해지기 때문에 비용과 견뢰성은 큰 이슈가 되지 않는다.
2차 검색 시장은 1차 검색으로부터 얻어낸 히트들을 동정하고 확인하는 저효율의 고용량 정보를 얻기 위한 검색 시장으로 정의할 수 있다. 이 시장의 특징은 고수준의 생리학적 의미와 연관성을 갖는 생물학을 요구한다는 것이다.
따라서, 시장모델-전체 시장은 제약기업과 신약 연구자들의 세계에서 이미 확고히 확립되어 채택되고 있는 그런 접근법들만을 반영해야 한다.
이온채널 타겟의 2차 검색 시장기회는 2004년 1280만달러, 2005년 3660만달러, 2006년 5880만달러로 예상되고 있다.
넷째, 독성검색 시장
제약기업의 독성 검색에서 독성 표지자로서 이온채널-기반 시험법을 채택 할지 여부는 최근 관심의 대상이 되고 있다. hERG 칼륨채널과 같은 내인성 이온채널이 관여하여 독성을 일으킬 가능성이 있을 경우, 사전에 배제시킬 목적으로 화합물을 검색하는데 사용된다.
독성 검색의 검색 효율은 중간 정도 빠르기로서, 사용된 검색법은 폭넓은 정보를 제공하고 생리학적 연관성도 높아야 한다.
FDA 신약허가 실패를 경험한 여러 제약기업들은 독성의 대리변수로서 이온채널을 생각했다. 상향식 접근법을 사용하여 모델링을 수행한 1차 및 2차 검색 시장과 달리, 독성 검색시장은 하향식 접근법을 사용했다.
왜냐하면 독성검색은 해당 약물이 어떤 약물 타겟에 속하는지와 무관하게 후보물질 도출 파라다임 전반 (모든 타겟)에 걸쳐 적용되기 때문이다.
일반 기업의 통계에 의하면, ADME/Tox 검색 (in vitro, in vivo, 동물모델시험)의 전체 시장은 15억 달러로 추산된다.
이 시장은 여러 기반 기술이 관여되는 다양함 시험법들로 구성되어 있다. ADME/Tox 영역 전체 중에서 독성 대리변수로서의 이온채널 검색의 기여도는 매우 미미하여 현재는 약 5-7%에 불과하지만, 공격적 성장을 계속하고 있다.
ADME/Tox 영역에서 독성 지표로서 이온채널 검색의 시장기회를 보여주고 있다. 2004년 7천5백만달러, 2005년 1억1030만 달러, 2006년 1억3230만 달러로 예상된다.
향후 얼마간 이 분야의 주요 검색은 hERG 칼륨채널에 대한 것이겠지만, 시간이 경과하면서 약물의 독성에 관여하는 다른 지표들이 발견되어 검증될 것이고, 신약 후보물질 도출과 개발에 있어 필수적인 독성지표로 사용될 것이다.
7500만 달러에 불과하던 시장기회가 2006년에는 1.5억달러까지 성장할 것임을 눈여겨 볼 필요가 있다. 이 때문에 CRO, 기기 및 소모품 공급업자들이 이온채널 독성검색 시장에 뛰어들고 있다.
퀸타일스는 지난해 심장독성과 이온채널 친화도를 검출하기 위한 신규 이온채널 전기생리학 검색서비스를 시작했다.
퀸타일스는 hERG 이온채널을 검색하는 패치-클램프 칩과 PatchXpress 7000A를 사용하는 것으로 알려져 있다. 이온채널 전체 시장은 가까운 장래에 8억내지 10억 달러에 근접하며 성장해 갈 것이다.
이온채널 시장은 각각 독특한 무엇인가를 공급하는 이질적인 참여자들로 구성되어 있다.
첫 번째 사업모델로서는 우선 자체 이온채널 신약연구를 수행하는 제약회사를 들 수 있다. 이러한 회사들은 이온채널에 특이적으로 작용하는 약물을 개발하는데 관심을 갖고 있으며, 이런 약물들은 확고한 매출 잠재력을 갖는다.
거대 제약기업 이외에 이온채널 타겟이나 자체 신약연구를 추진하는 거대기업과 공동연구를 수행하는 바이오텍 회사가 있을 수 있다.
또한 수 많은 기기회사들도 존재한다. 특별히 유럽에는 고효율의, 생리학적 관련성이 높은 이온채널 검색용 고유기술을 추구하는 신생회사들이 있다.
이러한 회사들은 이온채널 분석 시장에서 살아 갈 발판을 찾고 있으며, 기기와 함께 패치-클램핑에서 병목이 되고 있는 칩과 같은 소모품을 개발하여 판매할 수 있을 것이다.
아직도 형광-기반 이온채널 검색시스템을 공급하는 회사들이 있으며, 일례로 팬베라/인비트론의 FRET 색소-기반 시스템을 들 수 있다.
기존 업자들이 공급하는 기기를 사용하여 이온채널을 고효율로 1차 검색할 수 있도록 해 주며, 향후 여러 시약 공급회사들이 이 시장에 참여할 것으로 예측된다.
마지막 사업모델로서 이온채널 검색 서비스 시장이 존재한다. 이 시장은 새로이 부상하는 시장으로 hERG 같은 이온채널 채택으로 인해 급성장이 예측된다.
세계 선두 CRO중의 하나인 퀸타일스는 영국 에딘버러에 근거를 두고 hERG 서비스를 개시했다. 향후 여러 시약용품 및 기기 회사들이 여러 이유로 이 시장에 참여할 것으로 예측된다.
이온채널 분야의 시장은 모델링에 근거해 예측해 볼 때 거대한 기회의 땅이며 성장 잠재력 또한 매우 크다고 생각된다.
*자료제공 : 한국신약개발연구조합 ‘바이오 뷰’
의약뉴스 이창민 기자(mpman@newsmp.com)
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