세포 소기관인 소포체, 다양한 세포 유래 엑소좀을 활용하여 약물을 목적 세포까지 정확하고 효율적으로 전달하는 기술

기존의 리포좀 등 인공적 합성이 아닌 생체 유래 물질 특성상 면역원성이 낮아 안전하고, 세포 표적화가 용이하여 약물 전달체로서 유망

향후 5년 : 대량 생산, 분리 및 저장 기술 개발임상시험 단계 파이프라인 축적

향후 10년 : 세포치료제 이상의 효능을 갖추면서 동시에 안전성이 높은 엑소좀 유래 치료제 승인

1) 소포체(엑소좀) 내 치료물질 탑재 기술 - 치료물질을 세포 유래 엑소좀 내에 효율적으로 탑재하는 기술로서, 엑소좀 우선 분리 후 전기자극, 초음파 등을 통해 치료물질을 탑재시키는 외인성 기술과 세포 자체 합성시스템을 활용한 내인성 기술 등 포함 2) 특정 세포 표적 기술 - 엑소좀 막의 다양한 지질 및 단백질 구성은 특정 장기나 세포의 친화성을 갖게 함으로서 치료 타겟을 조절 - 유전공학적 조작기술을 통해 특정 세포 인식 가능 소포체를 제작하여 치료 타겟 선택성을 높이는 기술 3) 대량 생산, 분리, 저장 기술 - 최종 임상 적용을 위해 치료 목적의 소포체를 대량 생산 및 분리하고 효능 활성을 유지시키며 저장할 수 있는 기술 - 높은 수준의 우수 의약품 제조관리 기준(cGMP)을 준용하여 모든 과정을 수행함으로서 임상개발을 가능하게 하는 기술

기존 합성물 기반 나노 약물전달체의 약점(생물학적 장벽 통과 한계, 독성 유발, 면역원성)에 대한 기술적 극복 가능 - 기존에 전달 기술 문제로 개발 중단된 유효물질에 대한 추가연구가 활발해질 것으로 예상

미국 코디악 바이오사이언스는 조작된 엑소좀 기반 치료제에 대한 임상시험을 처음으로 시작한 기업으로서, - 엑소좀 내 면역세포 활성 유도 STING agonist를 탑재한 exoSTING 후보물질이 임상 1․2상 진행 중이며, 막 표면에 항암 면역 효능을 유도하는 IL-12을 탑재한 exoIL-12 후보물질은 임상 1상 진행 중 - 최근에는 antisense oligonucleotide 탑재를 통한 유전자 침묵 기반 엑소좀 후보물질 exoASO-STAT6 전임상 효능 데이터를 기반으로 임상시험을 위한 IND 승인 획득 미국 코디악과 더불어 엑소좀 개발 선두주자인 영국 에복스는 작용제의 엑소좀 내부 및 막 탑재 원천기술(DeliverEXTM)을 기반으로 리소좀 축적 질환(Lysosomal storage disease) 등 난치성 질환을 표적으로 하는 약물개발 파이프라인을 축적하였으며 일부는 일라이 릴리 등의 대형 제약사에 라이센스 아웃함 - 최근에는 엑소좀 막표면 단백질 디스플레이 조작을 통해 기존 시판되는 염증 질환 치료제보다 우수한 전임상 효능 데이터를 보고하는 등 엑소좀 조작 원천기술 개발을 선도하고 있음(Nat Biomed Eng, 5:1084-1098, 2021)

일리아스바이오로직스, 프로스테믹스, 카이노스메드, 씨케이엑소젠 등의 바이오기업이 면역질환 및 염증성 장 질환, 암 치료 등을 타겟으로 엑소좀을 개발 중(2022년 임상시험 개시 목표) - 대웅제약 및 종근당바이오 등 국내 대형 제약사도 엑소좀 개발 공동연구, 위탁생산 계약 등 사업모델 추진 계획 수립 국내 바이오기업 브렉소젠(Brexogen)은 pan-PPAR 작용제가 탑재된 줄기세포 유래 엑소좀을 개발하여 비알콜성 지방간염(NASH)에 대한 치료효과 기전과 동물 효능 데이터를 보고(J Nanobiotechnol, 19:372, 2021) - 세포활성 조절인자를 처리한 줄기세포(iMSC) 유래 소포체를 개발. 대량생산과 더불어 상대적으로 표준화된 엑소좀 치료기술에 대한 가능성 제시 일리아스바이오로직스는 미국 텍사스주립대 의대와 공동연구를 통해 엑소좀 기반 조산 치료물질에 대한 효능을 입증함(Sci Adv, 22:4, 2021) - 자체 개발 원천기술인 EXPLORⓇ 엑소좀 내 약물탑재 기술을 이용하여 태반을 통과하는 엑소좀 치료제를 개발하고 태아의 염증 완화를 통한 조산 예방 효과를 확인 인천대학교 이원종 교수 및 KBSI 김정아 박사 연구팀은 엑소좀의 효율적인 분리를 위해 고흡수성 수지(Super absorbent polymer)를 활용함으로서 초간단 엑소좀 농축 기술 개발(J Ext Ves, 10:e12074, 2021) - 초원심 분리법 등 기존 엑소좀 분리법의 고비용 저효율 문제를 극복하여 향후 대량생산/분리 플랫폼으로서 활용 가능성 제시

미국 시장조사기관 그랜드 뷰 리서치 보고서에서 글로벌 엑소좀 시장이 2030년 약 2조 6,000억 원 규모로 성장할 것으로 예상각종 암을 비롯한 알츠하이머, 심혈관질환, 간질환 등 활용 범위가 확대되면서 초기 시장 선점을 위해 국내외 기업들의 진입 급부상

고령화 및 팬데믹 시대에 비침습적, 고효능의 안전성을 갖춘 약물 개발에 대한 사회적 요구를 충족시킬 수 있을 것으로 기대

시장 선점을 위한 엑소좀 내 작용제 탑재 원천기술 확보임상 적용을 위한 cGMP 수준 대량생산 가능 기술 확보임상시험 성공을 위한 맞춤형 전임상 평가 플랫폼 개발

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