마이크로바이옴 헬스케어 전문기업 HEM파마(70,100원 ▲600 +0.86%)는 만성폐쇄성폐질환(COPD) 생균치료제 후보 균주 'HEM20792'의 전임상 연구 결과가 네이처(Nature) 자매지 'npj 바이오필름 앤 마이크로바이옴(npj Biofilms and Microbiomes)'에 게재됐다고 11일 밝혔다. 해당 저널은 응용 미생물 분야 세계 학술지로, 영향력 지수(Impact Factor)는 9.2다.
COPD는 세계보건기구(WHO)가 꼽는 주요 사망 원인 질환으로, 특히 폐포가 파괴되는 폐기종은 한번 진행되면 되돌리기 어려워 근본 치료제 개발 난도가 높다. 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 등에 보고된 연구에 따르면 COPD 환자의 장내 미생물 구성은 건강군과 뚜렷한 차이를 보이며, 장내 유익균의 면역·염증 조절 효과는 '장-폐 축(gut-lung axis)'을 따라 폐까지 전달된다. HEM파마는 이번 논문을 통해 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum) HEM20792의 치료 가능성을 입증했다.
연구진은 중증 COPD 환자 (예측 FEV1 중앙값 37%, 중앙 흡연량 47.5갑년)의 분변 시료를 확보하여 COPD 장내 환경에서 활발히 이득 대사체를 분비할 수 있는 유효균주를 선별하고, 이를 바탕으로 흡연으로 폐기종을 유발한 실험용 쥐에 HEM20792를 경구 투여해 효능을 검증했다.
투여 결과 HEM20792를 투여한 쥐는 흡연 노출군 대비 손상된 폐포 구조가 통계적으로 유의하게 완화됐으며(P<0.05), 폐 기능 지표도 개선됐다. 또한 폐 조직 내 염증성 면역세포는 감소하고, 항염 기능을 수행하는 폐포 면역세포는 정상 수준으로 회복되는 양상이 확인됐다.
심층 분석에서도 같은 방향의 결과가 확인됐다. 샘플당 2만 개 이상의 세포를 들여다본 단일세포 RNA 시퀀싱에서 염증을 촉진하는 주요 신호 경로(NF-κB, IL-17 등)가 억제됐고, 비정상적으로 늘어났던 염증성 대식세포 비율도 줄어들었다. 장에서는 염증 완화 효과로 알려진 단쇄지방산(Short-Chain Fatty Acids, SCFAs)이 늘어나, 장에서 만들어진 유익 대사물질이 혈류를 타고 폐 염증까지 가라앉히는 장-폐 축 기전이 뒷받침됐다.
HEM20792는 HEM파마가 독자 기술로 개발한 스크리닝 플랫폼 PMAS(Personalized Pharmaceutical Meta-Analysis Screening)를 통해 발굴됐다. PMAS는 환자의 분변에서 추출한 장내 미생물 생태계를 체외에서 재현한 뒤, 후보 균주를 투입해 상호작용을 관찰하는 기술이다. 병렬 분석 시스템이 적용돼 다양한 조건을 동시에 비교할 수 있어, 동물실험이나 임상에 앞서 환자 장 속에서 실제로 작동할 균주를 효율적으로 걸러낸다. 이번 연구 역시 COPD 환자 분변 기반 PMAS 스크리닝을 통해 후보 균주가 도출됐다.
이번 연구는 2023년 과학기술정보통신부가 발주한 '마이크로바이옴 기반 차세대 치료 원천기술개발' 사업의 성과로, HEM파마는 공동 교신저자 기관으로서 PMAS 기반 균주 스크리닝과 마이크로바이옴·대사체 분석을 수행했다. 공동 제1저자는 서울아산병원 김나현 연구원 이장호 교수, 서울대 의대 오재익 연구원이다. 공동 교신저자에는 HEM파마 정은성 연구소장, 서울대 의대 조성엽 교수, 서울아산병원 호흡기내과 이세원 교수가 이름을 올렸다.
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지요셉 대표이사는 "이번 연구는 환자 기반 마이크로바이옴 환경을 활용해 치료 후보 균주를 도출하고, 전임상 효능까지 확인한 사례로, PMAS 플랫폼의 적용 가능성을 보여준다"며 " 마이크로바이옴 분석 및 플랫폼 기술을 기반으로 연구개발 역량을 고도화해 나가고 있다"고 말했다. 이어 이세원 교수는 "치료방법이 제한적이었던 폐기종 분야에 장-폐 축(Gut-Lung Axis)을 활용한 마이크로바이옴 새로운 치료제의 가능성을 보여준 면에서 임상적으로 큰 의미가 있다'고 밝혔다.
HEM파마는 이번 전임상 결과를 토대로 공동 연구진과 함께 HEM20792의 임상시험계획(IND) 승인 신청을 준비하고 있다. 현재 안전성과 안정성 시험, 대량생산 공정 확립 등 IND 제출을 위한 후속 절차가 진행 중이다.
한편 HEM파마는 2024년 11월 코스닥 시장에 기술특례 상장한 마이크로바이옴 전문 기업이다. 독자적인 마이크로바이옴 분석 플랫폼 PMAS를 활용해 신약 개발과 맞춤형 헬스케어 서비스를 영위하고 있다.
