(재)바이오나노헬스가드연구단 뉴스레터

미국 NIH, COVID-19 연구 전략계획 발표

COVID-19 Research”라는 전략계획을 수립했으나, 팬더믹이 지속됨에 따라 새로운 도전과제가 발생하여 이를 전략계획에 반영하여 보완. COVID-19로부터 안전한 세상이라는 비전을 달성하기 위해 5개 우선순위 영역(기초연구, 검출 및 진단, 치료, 예방, 건강 불균형)에 관한 연구를 강화하고 이해를 증진하여 더 나은 진단, 치료 및 예방에 필요한 도구 및 접근방식을 개발하고자 목표
▸주요 출처: National Institutes of Health, NIH-Wide Strategic Plan for COVID-19 Research, 2021.5

▣ NIH는 SARS-CoV-2 및 COVID-19에 대한 이해를 높이고 진단, 치료 및 예방에 필요한 도구와 접근방식을 향상하기 위한 전략계획 마련

○ SARS-CoV-2 이해와 COVID-19의 위협을 완화하기 위한 연구를 지원하여 국민의 건강을 지키는 목표의 전략계획(NIH-Wide Strategic Plan for COVID-19 Research)을 발표(2020.7)
- 기존 연구 이니셔티브를 기반으로, 전략계획에 제시된 5개 연구 우선순위에 초점을 맞춤 새로운 이니셔티브를 구성
- 우선순위(중점과제) 영역*에 대한 연구를 강화함으로써, SARS-CoV-2 및 COVID-19에 대한 기본 이해를 증진하고 더 나은 진단, 치료 및 예방에 필요한 도구 및 접근방식을 개발하여 COVID-19로부터 안전한 세상이라는 비전 달성을 목표
* 중점과제 1. Improve Fundamental Knowledge of SARS-CoV-2 and COVID-19
중점과제 2. Advance Detection and Diagnosis of COVID-19
중점과제 3. Advance the Treatment of COVID-19
중점과제 4. Improve Prevention of SARS-CoV-2 Infection
중점과제 5. Prevent and Redress Poor COVID-19 Outcomes in Health Disparity and Vulnerable Populations

○ 그러나 팬더믹이 지속됨에 따라 새로운 도전과제가 등장하여 이에 대응하기 위한 ‘COVID-19 연구 전략계획(이하 전략계획)’의 진화가 필요
- 그간의 진행사항, 새로운 연구 및 NIH 커뮤니티 노력 등을 반영한 업데이트된 전략계획을 수립(2021.5)
- 주요 업데이트 사항은 4가지로, SARS-CoV-2 감염 후유증(PASC, Long COVID), 미국인의 전반적인 신체・정신적 건강에 대한 전염병의 영향을 포함한 COVID-19의 장기적인 영향을 조사하고, 치료
- SARS-CoV-2에 대한 치료 및 백신의 효과에 영향을 미칠 수 있는 바이러스의 스파이크 단백질 돌연변이를 포함하는 새로운 SARS-CoV-2 변이체에 대한 이해 및 대응
- SARS-CoV-2 감염에 대한 진단 테스트, 백신 및 치료제 개발 진행 상황을 강조하고 이러한 자원을 제공하는 효율적이고 효과적인 방법을 결정하기 위한 실행 전략 개발
- SARS-CoV-2 및 COVID-19에 대한 정보, 검사, 치료 및 백신이 모든 사람에게 제공되도록 불균형을 없애고 감염 위험이 큰 인구를 이해, 참여

< 업데이트된 ‘COVID-19 연구 전략계획’의 목표 및 전략 >

출처 : NIH, NIH-Wide Strategic Plan for COVID-19 Research, 2021.5

○ NIH는 소속 연구원, 협력자 및 다양한 이해관계자들의 협업을 지원하여 5가지 핵심 영역(기초연구, 검출 및 진단, 치료, 예방, 건강 불균형)에서 코로나19 관련 연구를 개선, 발전 및 최적화할 계획

▣ 중점과제별 주요 추진사항

○ (중점과제 1) SARS-CoV-2 및 COVID-19에 대한 기초연구 증진
- SARS-CoV-2 감염, 후유증 관련 연구는 물론 감염과 질병이 개인, 지역사회 및 공중보건에 미치는 영향을 이해하기 위해 협력
- SARS-CoV-2 및 COVID-19에 대한 기초 지식이 증가함에 따라 기존 진단, 예방 전략 및 치료법에 대한 새로운 접근방식 및 개선사항을 발굴하는 데 도움이 될 것이며, 더 중요한 점은 미래의 전염병 발생에 훨씬 더 잘 대비할 수 있다는 것임

GEN 선정, 유망한 코로나19 백신 6종

◇ 전 세계를 강타한 코로나19 팬더믹을 극복하기 위해 백신과 치료제 개발에 역량을 집중. 지난해 다수의 백신이 성공적으로 개발되면서 백신 접종을 통한 예방이 주요한 대응책이 되고 있는데, 바이오정보 전문매체인 GEN은 최근 긍정적인 데이터 또는 규제 진행 상황을 보여준 유망한 코로나19 백신 후보물질 6종을 소개
▸주요 출처: GEN(Genetic Engineering and Biotechnology News), Six Up-and-Coming COVID-19 Vaccines, 2021.11.1.; COVID-19 Vaccine Tracker

▣ 코로나19 대유행이 시작된 이후 보건기관, 규제기관, 연구자 및 산업계의 대응은 진단, 치료제, 백신 개발에 집중

① Covaxin : Bharat Biotech - Ocugen 공동개발

○ 특히 백신 개발에 있어 팬데믹 선포(2020.3) 1년 안에 미국, 독일, 영국, 중국 등을 중심으로 백신 개발에 성공하면서 빠르게 보급
※ Pfizer/BioNTech, Moderna, AstraZeneca, Janssen, Sinopharm 등
○ McGill 대학에서 운영하고 있는 COVID19 Vaccine Tracker에 따르면 현재(11.12 기준) 24개 백신이 최소 1개 국가에서 승인되거나 긴급사용이 승인
- 미국 FDA는 1개의 코로나19 백신(Pfizer/BioNTech’s Comirnaty)을 승인했고, 모더나와 J&J 얀센의 코로나19 백신의 긴급 사용을 승인
- 임상 1∼3상 단계에 있는 코로나19 백신 후보물질은 157개로, 임상 1상 단계 37개, 임상 2상 57개, 임상 3상 55개가 있어 추가적인 백신 개발이 기대

< 임상 단계별 코로나19 백신 개발 현황>

출처 : COVID-19 Vaccine Tracker(https://covid19.trackvaccines.org/), 2021.11.12. 기준

▣ GEN은 최근 몇 달 동안 긍정적인 데이터 또는 규제 진행상황을 보여준 유망한 코로나19 백신 후보물질 6종을 소개

① Covaxin : Bharat Biotech - Ocugen 공동개발

○ 미국 바이오제약기업 Ocugen과 인도 생명공학기업 Bharat Biotech이 공동개발한 백신이 임상 3상에서 77.8%의 효능을 보인다고 발표(2021.7)
- 임상 3상 시험은 인도의 18∼98세 사이 참가자 25,798명을 대상으로 실시. Covaxin은 경증, 중등도 및 중증 코로나19 질병에 대해 77.8%의 효능이 보였으며, 중증 코로나19 질병에 대한 효능은 93.4%로 나타남
- 또한 현재 전세계에서 유행하고 있는 변이 바이러스인 델타 변이에 대한 백신 효능은 65.2%로 조사
- 부작용 발생률은 낮은 편으로 일반적인 부작용을 경험한 피험자 비율은 12.4%, 심각한 이상반응을 경험한 비율은 0.5% 미만으로 집계

② GBP510 : SK Bioscience – GlaxoSmithKline

○ 한국 SK바이오사이언스와 미국 워싱턴대학 항원디자인연구소(IPD)가 공동 개발하고 백신 효과를 향상시키기 위해 GSK의 면역증강제 기술을 결합한 코로나19 백신 후보물질 GBP510의 임상 3상 시험 착수(2021.8)
- 이번 임상시험은 이미 허가된 백신과 효과를 비교하여 입증하는 비교임상 방식으로, 18세 이상 성인 3,990명을 대상(시험백신 3,000명, 대조백신 990명)으로 하며, 2022년 상반기 결과가 나올 것으로 예상
- 글로벌 임상 3상에는 국제백신연구소(IVI)가 참여하여 유럽, 동남아 등에서 GBP510의 다국가 임상 3상을 수행하고, 이를 바탕으로 WHO 사전적격성평가(Pre-qualification)와 각 국가별 긴급사용허가 획득 준비를 진행할 예정
※ GBP510은 유전자 재조합 기술을 이용해 만든 코로나19 바이러스의 표면항원 단백질을 주입해 면역반응을 유도하는 재조합 백신임
○ 올해 초 발표된 임상 1/2상에서 결과, 면역증강제를 함께 투여한 투약군 전체에서 항체가 형성돼 중화항체 형성률 100%를 보였으며, 중화항체 유도 수준이 코로나19 완치자의 혈청보다 5∼8배 높았음
○ GBP510은 국제민간기구인 빌&멜린다게이츠재단과 전염병대비혁신연합(CEPI) 등의 지원을 통해 개발

③ INO-4800 : Inovio Pharmaceuticals

○ 미국 제약사 INOVIO가 개발한 코로나19 백신 후보물질 INO-4800의 임상 3상 시험이 미국, 브라질, 필리핀, 멕시코, 콜롬비아 등 6개국에서 승인
- INO-4800는 스파이크 단백질을 표적으로 하는 DNA 백신으로, 전기천공(Electroporation) 방법을 통해 DNA 플라스미드를 체내 세포에 직접 전달해 면역반응을 생성
- 이번 임상은 INNOVATE라는 라틴 아메리카, 아시아, 아프리카 등 여러 국가에서 진행하는 다국가 임상시험으로, 18세 이상 성인을 대상으로 한 달 간격으로 2회 투여한 후 효능을 평가할 계획, 중간 결과는 2022년 발표 예상
※ 미국 FDA는 INOVIO에서 제공한 추가 비임상, 임상 및 기기 정보를 바탕으로 올 9월 28일 결정했던 임상시험 보류를 해제
○ 2상 결과에 따르면 18세 이상 성인에서 우수한 내약성과 면역원성이 확인
- 임상 표본을 사용하여 이전에 공개한 또 다른 연구에서 INO-4800은 변이(알파, 베타, 감마 - 후속 연구에서 - 델타)에 대해 중화 항체와 강력한 T 세포 반응 등 광범위한 교차 활성 면역반응을 제공하는 것으로 밝혀짐

④ NVX-CoV2373 : Novavax

○ 미국 바이오기업 Novavax의 코로나19 백신 후보물질 NVX-CoV237, 경증, 중증도 및 중증 질환에 대해 90.4%의 효능을 보인 임상 3상 결과를 보고(2021.6)
- 중증도 및 중증 질환에 대한 100% 보호, 고위험군에서 91% 효능, 우려/관심 변이에 대해 92.6% 효능, 분류되지 않은 변이체에 대한 100% 효능
○ 파트너사인 Serum Institute of India는 인도, 인도네시아, 필리핀에서 첫 긴급 사용 신청서를 제출했으며 WHO에 긴급 사용 목록 신청서를 제출 ※ 미국 FDA에 긴급 사용 승인 신청은 4분기에 신청할 것으로 예상
○ NVX-CoV2373는 재조합 단백질 플랫폼 기반으로 한 백신으로 전통적으로 사용되던 제조 방식으로 인체에 대한 안정성이 입증되었으며, 보관・운송・위탁생산이 용이하여 팬더믹 상황의 게임체인저가 될 것으로 기대
○ 최근 Novavax는 코로나19 및 인플루엔자에 대한 복합 백신(NVX-CoV2373 및 NanoFlu)을 평가하는 임상 연구를 착수

⑤ SCB-2019(CpG 1018/Alum) : Clover Biopharmaceuticals

○ 중국 Clover Biopharmaceuticals는 Dynavax Technologies와 파트너쉽을 체결하고 SCB-2019와 Dynavax의 CpG 1018 보조제를 함께 투여한 글로벌 임상 2/3상에서 1차 및 2차 효능 평가 변수를 충족했다고 발표(2021.9)
- CB-2019(CpG 1018/Alum)는 중증 및 입원에 대해 100% 효능을, 모든 변이에 의해 유발된 중증도 및 중증 질환에 대한 84% 효능을 나타냄
※ 델타 변이에 79%, 감마에 대해 92%, Mu에 대해 59%의 효능을 보고
○ SCB-2019는 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 구성하는 삼량체를 재조합해 인체에 주입하는 서브유닛 백신으로, 2회 주사 투여 방식으로 상온에서 한 달간 보관이 가능하고 저온에서 6개월까지 보관 가능

⑥ VBI-2902 : VBI Vaccines

○ 미국 VBI Vaccines에서 개발한 VBI-2902의 임상 1/2상 초기 결과, 긍정적인 데이터를 도출함으로써 개념 증명을 보였다고 밝힘(2021.6)
- VBI-2902는 VBI Vaccines이 개발 중인 외피 바이러스 유사 입자(eVLP) 기술*을 적용한 백신 후보 3개 중 하나
* 입자 표면에 있는 여러 단백질 항원을 발현해 면역 반응을 유발
○ 전염병대비혁신연합(CEPI)로부터 자금을 지원받아 남아공발 변이로 알려진 '501Y.V2(베타 변이)'를 표적으로 하는 VBI-2905 개발, 임상 연구 착수(2021.9)
○ 모든 코로나바이러스(SARS-CoV-2, SARS-CoV 및 MERS-CoV)에 대해 예방 효과를 나타내는 판코로나바이러스 백신 VBI-2901도 개발 중, 내년 상반기 임상 연구 착수 예정

코로나19 mRNA 백신 특허의 네트워크 분석

◇ 코로나19 mRNA 백신 개발과 관련된 특허 네트워크와 라이센싱 거래 분석을 통해 코로나19 mRNA 백신의 급속한 발전과 임상시험 성공은 발명가와 혁신가 사이의 관계에 기인하고 있음을 강조하면서, 대기업에 이전된 특허, 영업 비밀 및 노하우는 기술에 대한 접근을 제한하는 법적 장벽을 만들어 향후 mRNA 백신의 연구개발을 방해할 수 있5음을 언급
▸주요 출처 : Nature Biotechnology, A network analysis of COVID-19 mRNA vaccine patents, 2021.

▣ 2020년 1월 코로나19 바이러스 유전자 서열이 공개된 이후, 전례 없는 빠른 기간 안에 코로나19 진단기기, 백신 및 치료제 개발을 진행

○ 특히, 백신 플랫폼 기술은 바이러스 벡터에서 단백질 기반 기술, mRNA와 지질나노입자 기술에 이르기까지 다양
- 백신 개발에 필요한 기본 기술은 연구실 또는 스타트업에서 발명되어 특허를 통해 보호되고 이후 더 큰 기업에서 상용화 개발 및 허가를 진행하면서 발명가와 혁신기업 사이의 복잡한 관계를 형성
- 또한 백신 개발에 관한 기본 기술은 특허로 보호하고, 제조방법 및 기술(노하우)은 영업 비밀로 보호하여 백신 플랫폼과 같은 과학기술적 발전에도 불구하고 지식재산권(IP, Intellectual property) 보호와 같은 장벽은 공평한 접근과 공정한 할당을 방해하는 요소로 작용

▣ 특허 네트워크 분석을 통해 코로나19 mRNA 백신 기술을 둘러싼 IP 보호 및 라이선스 거래에 관한 복잡성을 확인

○ 네트워크에 나타난 바와 같이 Moderna, Pfizer와 BioNTech, CureVac 및 Arcturus 모두 코로나19 mRNA 백신 개발에 참여
- 특허로 보호받고자 한 기술로는 mRNA 기술, 지질나노입자 기술 및 전달시스템 기술 등인 것으로 파악
○ 지질나노입자는 mRNA 분해를 방지하고 세포 내 mRNA를 전달하는 데 사용되는 중요한 기술로,
- 지질나노입자는 mRNA가 세포 안으로 전달된 후, 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 생산하도록 지시하여 면역반응을 유도

< 코로나19에 대한 mRNA 기반 백신 관련 특허 네트워크 분석도 >

¶ UPenn : 펜실베니아 대학, UBC : 브리티시 컬럼비아 대학, 네트워크 분석은 Gephi라는 프로그램을 사용 출처 : Nature Biotechnology, A network analysis of COVID-19 mRNA vaccine patents, 2021.5


▶ 큰 노드는 관련 entity를, 선과 중간의 작은 노드는 두 entity 간의 계약 또는 특허를 의미 ▶ 주변의 작은 노드는 백신기술과 관련된 특허를 의미 ▶ 라이센싱 거래는 미국 증권거래위원회 자료를 활용하여 분석

▣ mRNA 백신 개발과 관련된 주요 기술은 대학이나 소규모 바이오텍 회사에서 발명된 다음 상용화 및 제품 개발을 위해 비교적 규모가 큰 기업에 라이센스를 부여한 것으로 파악

○ 1990년대 초부터 질병 치료를 위해 mRNA를 연구하였으나, 펜실베니아 대학에서 그 가능성을 확인한 2005년 이후에야 발전하기 시작
- 펜실베니아 대학이 2017년 mRNA Ribo Therapeutics에 특허 사용을 허가하였으며 다음 제휴기업인 CellScript에 허가
- CellScript는 Moderna 및 BioNTech와 연결되는 것으로 나타나 결국 Moderna와 BioNTech 모두 펜실베니아 대학에서 유래된 mRNA 관련 특허에 대한 하위 라이센스로 확인
○ mRNA 백신 플랫폼의 또 다른 주요 분야인 지질나노입자와 관련된 최초 특허는 1998년에 브리티시 컬럼비아 대학이 확보한 후 Arbutus에 특허 사용을 허가하였고 2012년에 Arbutus를 통해 Acuitas에 특허를 허가
- 2016년 Acuitas는 지질나노입자 관련 특허 접근에 대해 CureVac과 개발 및 옵션 계약을 체결하였으며, Moderna에도 서브 라이센스를 부여
- Arbutus는 지질나노입자 관련 특허에 대해서 Roivant를 거쳐 Genevant와 계약하였으며, Genevant는 BioNTech에 하위 라이센스 체결
○ 2019년 Moderna는 NIH와 코로나19 백신을 공동개발 하기로 합의하였고, BioNTech은 Pfizer와 공동개발 하기로 계약
○ 코로나19 mRNA 백신의 급속한 발전과 임상시험 성공은 발명가와 혁신가 사이의 관계에 기인하고 있음을 강조하면서, mRNA 백신의 성공은 의학의 미래가 될 mRNA 기술의 잠재력을 확인한 것이라고 설명
- 하지만 대기업에 이전된 특허, 영업 비밀 및 노하우는 기술에 대한 접근을 제한하는 법적 장벽을 만들어 향후 mRNA 백신의 연구개발을 방해할 수 있음을 언급

코로나19 진단시간 획기적 단축 기술 개발

중앙대학교 화학과 주재범 교수 연구팀이 코로나19 진단 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 기술을 개발했다. 주재범 교수와 박사과정 당하준, Yixuan Wu 학생이 참여한 연구팀이 한국재료연구원 박성규 박사 연구팀과 공동으로 ‘나노플라즈모닉 플랫폼’ 기술을 개발하는 데 성공했다. 주 교수 연구팀은 PCR 증폭 시간을 단축시킬 수 있는 고감도 광학 측정 기술에 초점을 맞춰 연구를 시작했다. Bottom-up 방식으로 제조한 80nm(나노미터) 크기의 금 나노 입자를 Top-down 형식으로 제작한 보조개 모양의 균일한 100nm 직경 나노기판 cavity에 DNA 상보 결합에 따라 균일하게 배열했다. 그 결과 나노입자와 기판 표면 사이 나노 갭에 존재하는 타겟 DNA의 증폭된 광 시그널을 고감도로 측정해 검출 시간을 획기적으로 단축시키는 데 성공했다.

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생명연, ʻ헬스케어의 게임체인저, 마이크로바이옴ʼ 컨퍼런스 개최

한국생명공학연구원(이하 생명연)은 12월 3일(금) ʻ헬스케어의 게임체인저, “마이크로바이옴”ʼ을 주제로 과기정통부 포스트게놈사업연구단과 공동으로 바이오 이슈 컨퍼런스를 온/오프라인에서 동시에 개최한다고 밝혔다. 이번 컨퍼런스에서는 인체의 건강과 질병의 진단 및 예측, 그리고 치료의 패러다임을 바꿀 미래 헬스케어의 게임체인저로 평가받는 마이크로바이옴에 대한 최신 연구개발 동향을 공유하고, 국가 신성장동력의 핵심 분야로 글로벌 시장 선점을 위한 혁신적 연구개발 활성화 방안에 대해 전문가들의 폭넓은 논의가 이루어질 예정이다.

※ 마이크로바이옴(Microbiome) : 인체에 서식하는 "미생물의 유전정보 전체”나 “미생물 자체”를 일컬으며, 제2의 게놈(Second Genome)이라 불리기도 한다. 유익균과 유해균이 생성되는 원리와 질병간의 연관성 등을 분석할 수 있어 신약 개발 및 불치병 치료법 연구에 폭넓게 활용될 수 있다.

식약처, 글로벌 의료기기 규제과학 선도

식식품의약품안전처 식품의약품안전평가원은 11월 30일부터 2일간 개최되는 ‘제25차 아시아 의료기기 규제조화 회의(AHWP) 연례총회에서 국내 가이드라인이 국제 공통 가이드라인으로 채택되도록 추진함.
*AHWP아시아 의료기기 규제조화 회의(Asia Harmonization Working Party): 31개 회원국이 참여하는 의료기기 규제 조화를 위한 국가 간 협력기구

이번 연례총회에서는 우리나라가 제안한 ‘체외진단분석기 동일제품군의 변경 허가 가이드라인’을 국제 공통 가이드라인으로 채택하는 것에 대해 논의함. 채택 시 국내 우수 제품의 해외 인증·수출이 용이해질 것으로 예상됨. 해당 가이드라인은 체외진단시약에 동등한 성능을 가진 장비를 추가하는 변경 시 고려해야 하는 사항을 안내하며, 주요 내용은 ▲동일제품군 변경 판단 기준 ▲장비 규격과 시약 성능 비교항목 ▲용어 정의임. 아울러 인공지능 관련 가이드라인 3종*도 국제 공통 가이드라인으로 채택되도록 실무협의를 진행할 예정임.
* ➀인공지능 의료기기 용어정의, ➁규제적용 시 고려사항, ➂인공지능 의료기기 백서

현재까지 식약처에서 주도하거나 제안해 아시아 의료기기 규제조화 회의에서 채택된 국내 가이드라인은 총 5종*임.
* ➊경미한 변경 보고, ➋환자맞춤형 3D프린터 허가, ➌동반진단기기 적합성 평가 고려사항, ➍전자사용설명서 규제 적용, ➎의료기기 중대한 변경 시 고려사항

금번 연례총회에서는 코로나19 대유행에 따른 AHWP 회원국과 WHO 국제기구의 대응 현황을 공유하고, 의료기기 분야의 신기술 동향에 대해 서로 논의하기로함. 식약처는 이번 연례총회에서 ▲국내 의료기기 규제현황 ▲코로나19 진단시약 긴급사용승인(EUA) 현황 ▲인공지능 제품 심사사례 ▲IMDRF 의장국 활동 현황을 발표해 국내 규제과학의 우수성을 널리 홍보할 예정임. 참고로 아시아 의료기기 규제조화 회의(AHWP)는 최근 미국 FDA, 아프리카, 남미 국가들이 가입 의사를 밝히고 있어 올해 연례총회에서 기구명을 GHWP(Aisa → Global)로 변경하는 안건을 승인할 계획이며, 이에 따라 국제기구로서 위상과 영향력이 더욱 높아질 전망임.

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