▲ HEM파마의 만성폐쇄성폐질환(COPD) 생균치료제 후보 균주 'HEM20792'의 전임상 연구 결과가 네이처(Nature) 자매지 'npj 바이오필름 앤 마이크로바이옴(npj Biofilms and Microbiomes)'에 게재됐다. PMAS 기반 COPD 신약 후보균주 발굴 및 전임상 효능 (사진= HEM파마 제공)

 

[mdtoday = 신현정 기자] 마이크로바이옴 헬스케어 기업 HEM파마가 만성폐쇄성폐질환(COPD) 생균치료제 후보 균주인 'HEM20792'의 전임상 연구 결과를 발표했다. 해당 연구는 응용 미생물 분야의 권위 있는 학술지인 'npj 바이오필름 앤 마이크로바이옴(npj Biofilms and Microbiomes)'에 게재됐다.

 

COPD는 세계보건기구(WHO)가 지정한 주요 사망 원인 질환으로, 특히 폐포가 파괴되는 폐기종은 근본적인 치료제 개발이 어려운 영역으로 꼽힌다. 최근 학계에서는 장내 미생물 환경이 '장-폐 축(gut-lung axis)'을 통해 폐 건강에 영향을 미친다는 점에 주목하고 있다. HEM파마는 이러한 기전에 착안해 'Lactobacillus fermentum HEM20792'를 후보 균주로 발굴했다.

 

연구진은 중증 COPD 환자의 분변 시료를 활용해 유효 균주를 선별한 뒤, 흡연으로 폐기종을 유발한 실험용 쥐에 해당 균주를 경구 투여했다. 그 결과는 폐포 구조가 흡연 노출군 대비 통계적으로 유의미한 완화 (P<0.05) 됐으며, 폐 기능도 지표 개선 확인됐다. 또한 면역세포는 염증성 세포가 감소했으며  항염 기능 세포는 정상화되는 양상이 확인됐다.

 

심층 분석인 단일세포 RNA 시퀀싱에서도 긍정적인 신호가 포착됐다. 염증을 촉진하는 주요 신호 경로인 NF-κB와 IL-17 등이 억제되었으며, 비정상적으로 증가했던 염증성 대식세포 비율도 감소했다. 또한 장내에서 생성된 단쇄지방산(SCFAs)이 혈류를 통해 폐 염증을 완화하는 장-폐 축 기전이 확인됐다.

 

이번 연구에 활용된 'PMAS(Personalized Pharmaceutical Meta-Analysis Screening)' 플랫폼은 HEM파마의 독자적인 기술이다. 이는 환자의 분변에서 추출한 장내 미생물 생태계를 체외에서 재현해 후보 균주와의 상호작용을 관찰하는 방식이다. 병렬 분석 시스템을 통해 동물실험이나 임상에 앞서 환자 장내에서 실질적으로 작동할 균주를 효율적으로 선별할 수 있다.

 

이번 성과는 2023년 과학기술정보통신부의 '마이크로바이옴 기반 차세대 치료 원천기술개발' 사업을 통해 도출됐다. 연구에는 HEM파마 정은성 연구소장, 서울대 의대 조성엽 교수, 서울아산병원 호흡기내과 이세원 교수 등이 공동 교신저자로 참여했다.

 

HEM파마 지요셉 대표이사는 "이번 연구는 환자 기반 마이크로바이옴 환경을 활용해 치료 후보 균주를 도출하고 전임상 효능까지 확인한 사례로, PMAS 플랫폼의 적용 가능성을 입증했다"고 밝혔다. 이세원 교수는 "치료 방법이 제한적이었던 폐기종 분야에서 장-폐 축을 활용한 새로운 치료제의 가능성을 제시했다는 점에서 임상적 의미가 크다"고 전했다.

 

현재 HEM파마는 공동 연구진과 함께 HEM20792의 임상시험계획(IND) 승인 신청을 준비하고 있다. 이를 위해 안전성 시험 및 대량생산 공정 확립 등 후속 절차를 진행 중이다.

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