왼쪽부터 정명준 쎌바이오텍 대표 연세대 생물학 학사, 서울대 미생물학 석사, 덴마크왕립공과대 생명공학 박사, 현 연세대 시스템생물학과 겸임교수, 현 한국바이오협회 부회장 / 사진 김문관 기자김지현 연세대 시스템생물학과 교수 서울대 농생물학 학사, 미국 코넬대 분자식물병리학 박사, 전 한국생명공학연구원 수석연구원, 한국미생물학회 2014KRIBB 연구상 수상 / 사진 김문관 기자
왼쪽부터
정명준 쎌바이오텍 대표 연세대 생물학 학사, 서울대 미생물학 석사, 덴마크왕립공과대 생명공학 박사, 현 연세대 시스템생물학과 겸임교수, 현 한국바이오협회 부회장 / 사진 김문관 기자
김지현 연세대 시스템생물학과 교수 서울대 농생물학 학사, 미국 코넬대 분자식물병리학 박사, 전 한국생명공학연구원 수석연구원, 한국미생물학회 2014KRIBB 연구상 수상 / 사진 김문관 기자

5월 27일 국내 바이오·의학계에는 기념할 만한 일이 있었다. 대장암 치료 단백질 ‘P8’을 탑재한 프로바이오틱스(유산균)가 장내 미생물에 미치는 영향을 분석한 논문이 과학기술논문인용색인(SCI)급 국제 학술지 ‘마이크로바이옴(microbiome)’에 게재된 것. 유산균 전문 기업 쎌바이오텍과 연세대 공동 연구 결과, 대장암 치료제 신약후보 물질 ‘PP-P8’은 항암효과뿐 아니라 장내 미생물 생태계를 복원·개선하는 데 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. PP-P8은 한국인 대장에 서식하는 김치 유산균을 활용한 마이크로바이옴(장 미생물총) 기반의 경구용 유전자 치료제로 개발되고 있다.

이번 논문 게재를 통해 신약 개발의 가능성을 한 단계 높였으며, 대장암 이외에 새로운 질환의 적용 가능성을 확인했다는 것이 쎌바이오텍 측의 설명이다. 이번 연구는 한국연구재단 BK21 프로그램과 중소벤처기업부 월드 클래스 300 프로젝트의 지원을 받아 수행됐다. 지난 3월 쎌바이오텍은 대장암 치료제 신약 PP-P8에 대한 임상계획승인(IND) 신청을 완료하고, 식품의약품안전처(식약처)로부터 인체 임상 1상 승인을 기다리고 있다.

이번에 성과를 낸 쎌바이오텍의 정명준 대표는 30년간 한국형 유산균 개발 및 시장 활성화 외길을 걸어온 인물이다. 정 대표는 5월 25일 서울 서초동 사무실에서 진행한 ‘이코노미조선’과 인터뷰에서 “이번 연구를 통해 합성 프로바이오틱스가 장내 미생물 건강에 영향을 주는 것을 최초로 밝혀, 미생물을 이용한 항암 치료제 등의 개발이 빨라질 것”이라고 기대했다.

쎌바이오텍은 최근 개인별 맞춤형 한국산 유산균을 판매하는 사업도 시작했다. 정 대표는 “개인의 장내 미생물을 분석하고 이에 맞는 맞춤형 유산균을 복용하면 부작용이 없고 효과는 크다”라고 했다. 다음은 이번 공동 연구를 이끈 정 대표 및 김지현 연세대 생명시스템대학 시스템생물학과 교수와의 일문일답.


이번 연구 배경과 내용이 궁금하다.

정명준 “쎌바이오텍이 유산균에서 항암효과를 보이는 단백질을 발견했다. 1970년대부터 특정 유산균이 대장균에 효과가 있다는 논문은 많이 나와 있었지만 왜 유산균이 대장균에 효과가 있는지는 알 수 없었다. 여기에서 착안해 물질을 스크리닝해 보니 유산균에 있는 특정 단백질이 대장암 세포를 죽이는 것을 발견했다. 그 단백질 이름이 P8이다. P8이 대장암을 죽이는 원인 단백질임을 밝혀냈지만, 유산균에서 만드는 양이 매우 적다 보니 드라마틱한 효과는 없었다. 그래서 단백질을 많이 생산할 수 있는 균을 개발했다. 김치 유산균으로 알려진 ‘페디오코쿠스 펜토사세우스(pediococcus pentosaceus)’라는 균이다. 여기에 유전자를 넣어서 대장암 세포를 죽이는 P8 단백질을 자연 상태보다 약 100배 더 많이 생산하도록 했다.”


PP-P8 치료제의 장점은.

정명준 “장내에서 유산균이 증식하는 과정에서 P8이 자연적으로 생산된다는 점이다. 대장암 세포가 이 단백질을 만나면 죽는다. 기존 화학 항암제는 암세포가 DNA를 복제할 때 끼어 들어가 세포 복제를 방해하는 원리인데, 단점은 정상 세포의 세포 복제도 방해한다는 것이다. PP-P8은 유산균에서 나오기 때문에 정상 세포에는 안 들어가고, 대장암 세포의 핵까지 들어가 세포 분열을 막아 증식을 억제한다. 성장 속도가 더뎌지면서 암세포가 자라지 않고 줄어들어, 대변으로 배출된다.”


연세대와 공동 연구한 내용은.

정명준 “PP-P8의 대장암 억제에 대한 메커니즘이다. 대변을 조사해보니 장내 마이크로바이옴도 바뀌는 것을 알 수 있었다. 하지만 마이크로바이옴이 어떻게 바뀌는지에 대한 전문 연구가 필요해 연세대와 공동으로 연구했다. 연구를 통해 PP-P8을 투여하는 동안 유익균인 ‘아커만시아(akkermansia)’가 증가하고 유해균인 ‘튜리시박터(turicibacter)’가 감소하는 것을 확인했다.”

김지현 “쎌바이오텍에서 개발한 PP-P8을 대장암 동물 모델(마우스)에 투여해 시험했다. 쎌바이오텍이 개발한 합성 프로바이오틱스를 먹여보니, 암세포를 작게 했을 뿐만 아니라 미생물의 양을 증가시키고, 대사질환에 좋은 역할을 하는 아커만시아의 비중이 커지는 등 미생물 조성에 영향을 줘 장내 불균형을 완화시키는 것을 발견했다.”


좀 더 쉽게 설명해달라.

정명준 “아커만시아 균주 수를 조사해보면 일반인 대비 대장암 환자에게서 매우 낮게 나온다. 대장암을 앓고 있는 환자에게는 아커만시아가 거의 발견되지 않고, 정상인에게는 발견된다. 이에 아커만시아가 대장암 치료에 이용될 수 있다고 생각하게 됐다. PP-P8이 아커만시아 증식에 영향을 준다는 것을 확인했다는 점에서 이번 논문의 의의가 크다.”

김지현 “이번 연구의 가장 큰 성과는 대장암 치료 단백질 PP-P8이 항암 효과가 있을 뿐 아니라 장내 미생물 환경을 개선하고 미생물 집단을 조절하는 데에도 영향을 준다는 점을 확인했다는 것이다.”


대장암의 정확한 발병 메커니즘은 밝혀지지 않았다고 하는데.

정명준 “그렇다. 다만 장내 마이크로바이옴의 관여가 상당하다는 이야기는 많다. 예를 들어 탄 음식이나 스트레스 등 때문에 용종(플립)이 많이 생긴다고 알려져 있는데, 식품이나 스트레스로 인해 마이크로바이옴이 안 좋은 쪽으로 바뀐다. 여기에 인디케이터(화학 반응의 완결 상태를 판별하는 시약) 요소가 아커만시아다. 수천 개의 균을 다 분석할 수는 없지만, 인디케이터 요소인 아커만시아가 대장암 환자에게는 없는데, 정상인에게는 있다. 즉, 아커만시아가 대장암과 관련돼 있다는 것이다.”

김지현 “우리가 항암치료를 하면 머리가 빠지는 등 많은 부작용이 생긴다. 또한 수술하더라도 암의 씨앗이 되는 세포는 제거하기 어려워, 전이 된다. 그래서 대안으로 생물학적 접근이 추진되고 있다. 쎌바이오텍에서 개발한 유산균은 안전하다. 음식을 통해 먹고 대장을 통해서 나가기 때문이다.”


유산균 관련 기술 발전 상황은.

정명준 “요즘은 차세대 염기서열 분석(NGS) 기술을 활용해서 개인별 맞춤형으로 가는 추세다. 현재 외국의 경우 NGS 기술을 통해 장내 미생물 전체를 분석하는 서비스가 활성화되고 있다. 쎌바이오텍은 마크로젠과 협약을 맺어서 분변 검사를 실시한다. 분변의 유전자 검사는 마크로젠이 하고, 쎌바이오텍은 검사 결과에 맞춰 맞춤형 서비스로 프로바이오틱스를 제공한다. 어린아이, 어른, 임산부 다 마이크로바이옴 조성이 다르다. 개인에게 딱 맞는 제품을 찾아 줘야 한다.”


마지막으로 하고 싶은 말은.

정명준 “장차 현대인의 건강에서 가장 중요한 분야가 유산균이 될 것이다. 중요한 점은 각자의 체질에 맞는 한국형 유산균을 섭취해야 한다는 것이다. 소비자들도 더 현명하게 제품을 선택해야 한다. 자체 연구개발을 하고 한국인 대상 임상시험을 진행하는 회사의 제품을 택해야 한다는 얘기다.”

김문관 기자

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