티스토리 뷰
신약개발과정은 여러 단계에 걸쳐 단계별로 개발 진행되게 됩니다. 의약학적 개발목표(목적효능 및 작용기전 등)를 설정하고, 신물질의 설계, 합성 및 효능검색 연구를 반복하여 개발대상 물질을 선정하는데 전 임상단계라고 불립니다. 이후 제제연구, 공정연구, 안정성 연구를 거쳐 임상시험에 돌입하고, 임상 유효성 결과를 거쳐 신약이 탄생하게 됩니다.
1. 신약 (New drug)이란?
신약은 약사법 및 식품의약품안전처에서 고시한 다양한 고시에서 정의를 찾을 수 있습니다. 해당 법규에 따르면 국내에서 이미 허가된 의약품과는 화학구조 또는 본질조성이 전혀 새로운 신물질의약품 또는 신물질을 유효성분으로 함유한 복합제제의약품을 말한다고 정의합니다. 즉, 다시 말에 이전에는 없었던 물질을 의약품으로 만든 것을 의미합니다. 의약품이 본격적으로 개발되어 현대적인 산업형태를 갖추게 된 것은 1940년대 전후입니다. 제2차 세계대전과 그 이후에 신약 발견이 다 수 이루어져 중요한 의약품이 개발되었는데, 페니실린계 항생제나 홍역 등과 같은 전염병 치료제를 예로 들 수 있습니다. 특히 이 시대에 개발된 페니실린의 발견은 인류를 구한 발명으로까지 알려져 있습니다. 이를 발전으로 시작해 약리학적 연구까지 범위를 넓히게 되어 질병의 치료와 예방에 도움이 되는 의약품들이 대거 탄생하게 됩니다. 신약개발에 있어 많은 연구진이 필요한데 화학자/생명공학자, 분자생물학자, 약리/독성학자, 통계학자, 의사, 약사, 공학엔지니어 등 다양한 분야의 연구진이 단계별로 적재적소에 필요하게 됩니다. 규제적으로 신약개발은 새로운 약물의 유효성과 안정성을 보장하기 위하여 개발 및 시판까지의 과정에서 보건당국의 관리를 받도록 하고 있습니다. 이는 1938년 설파닐아미드가 용해되지 않아 디에틸글리콜에 용해하여 판매하였고, 이를 복용한 100여 명이 사망한 사건이 발생하여 치료 약물 자체에 대한 적절한 제제 처방 및 철저한 약리/독성, 완제 의약품에 대한 철저한 검증이 필요하다 결론이 있었기 때문입니다.
2. 기초탐색 연구
기초 탐색연구의 시작은 기원을 찾는 것으로 시작됩니다. 새로운 화합물을 찾아야 하는데 유기합성, 분자변형, 천연물에서 추출/분리하는 등으로 우선 후보 물질을 찾는 것으로 시작합니다. 해당 물질을 합성이나 추출해 낸 후 물리/화학적 특성을 규명해야 하며, 이를 통해 다음 단계의 기초자료로서 활용하게 됩니다. pKa나 용해도 등으로 제형설계에 대한 기초자료가 될 수 있어 물리/화학적 특성 연구는 사전에 진행되어야 합니다. 인허가적인 부분에서는 기준 및 시험방법 작성 예시가 의약품 허가심사 신고 규정에 자세히 나와있습니다. 명칭, 구조식 또는 시성식, 분자식 및 분자량, 기원, 함량기준, 성상, 확인시험, 시성치, 순도시험, 건조감량, 강열잔분, 수분, 정량법 등을 제출해야 합니다. 물리/화학적 특성이 확인되어 후모물질로써의 가능성이 확인되면, 생물학적 특성을 규명하는 단계로 넘어갑니다. 약물이 안전하고 유효한지 판단하기 위해 약물이 채네에 어떻게 흡수/분포되고, 저장이나 대사, 배설 양상에 대해 판단하고, 약물이 체내의 세포, 조직, 장기에 어떻게 축적되고 영향을 미치는지 판단하게 됩니다. 사람 혹은 동물 신체와 유사한 양상을 보이는 세포나 조직배양을 통해 진행되는 세포독성시험이 있고, 동물시험을 수행하여 독성 예측이나 약리학적 부분을 미리 판단하기도 합니다. 현재는 AI의 발달로 전임상 단계를 AI에 적용하는 연구가 진행 중이며, 최근 43일 만에 전임상 단계를 마무리했다는 논문이 게재되기도 했습니다.
3. 후보물질들의 기원과 현재 기술
후보물질들을 찾는 일은 나날이 어려워지고 있습니다. 비약적인 발전을 이루던 시대에서 침체기가 온 것이고, 세대의 발전이 가져온 새로운 질병의 발생과 기존 질병에 대한 약물 내성도 생기기 때문입니다. 구조의 유사함에 있어서 약이 될 수도 독이 될 수도 있고, 약리반응이 없을 수도 있습니다. 이런 점들을 극복하기 위해서 후보물질을 찾고 있고, 그 후보물질들은 합성, 천연물 추출/분리, DNA 재조합 등으로 진행되고 있습니다. 과거 우연한 발견에서 시작됐다면, 현재는 좀 더 체계적으로 접근하고 있는 셈입니다. 과거로 거슬러 올라가 보면 식물을 이용한 치료가 많았습니다. 이러한 식물을 먹었는데 좋아졌다에서 시작되어 추출/정제 후 의약품이 되는 사례가 있었기 때문입니다. 인도사목 (Rauwolfia srpentina)라는 식물로 레세르핀 (혈압강하 혹은 정신치료)을 만들어내고, 당뇨병에 효과가 있다고 알려진 일일초 (Vinca rosea)에서 추출한 성분이 항암효과가 있어 발견해 낸 것이 빈블라스틴과 빈크리스틴입니다. 화학 합성물들은 천연화합물의 구조를 얼마나 변화시키는 가에 따른 약리활성을 얻는 것으로 시작하기에 천연물 사례는 굉장히 중요한 사례라고 할 수 있습니다. 과학의 발전으로 나선구조인 DNA사슬을 조작이 가능한 유전체 조작으로 새로운 신약을 개발하는 시대라고 할 수 있습니다. DNA 재조합 기술로 거의 모든 단백질을 만들어 낼 수 있으며, 사람과 같은 고등 종의 유전자 물질을 박테리아에게 이식하여 이들 하급 생물이 사람에게 필요한 단백질을 만들어 낼 수 있게 만드는 방법이기에 다양한 의약품 탄생이 가능합니다. 또한 현재 특정 세포에 필요한 유전자가 발현되고, 그 유전자로부터 특정 유형의 단백질이 만들어져서 기능을 발휘하게 되는 연구 단계가 진행 중이기에 후보물질의 범위는 더욱 방대해질 것으로 예측되고 있습니다.