바이오 의약 전달시스템의 원천기술 개발과 신약 개발에 박차
전 세계가 주목하는 ‘약물전달시스템(Drug Delivery System)’
김 교수는 다양한 생명공학(Biotechnology, BT)의 R&D 분야 중 Red BT에 해당하는 바이오 의약(Biopharmaceutical)에 대한 연구를 중점적으로 수행하고 있다. 바이오 의약은 질병 치료 등에 활용되는 의약품을 개발하는 분야로 재조합 바이오 의약품(단백질 의약품, 치료용 항체, 백신, 유전자의약품 등), 재생 의약품(세포치료제, 조직치료제, 바이오 인공장기 등), 저분자 및 천연물의약품, 바이오 의약 기반 구축 기술 등을 포함한다. 이 분야는 약 1,000조 원 대의 바이오 시장 중 80% 이상을 차지하는 고부가가치 산업으로서 2015년에는 세계 10대 매출 의약품 중 70%가 바이오 의약으로 대체될 것이라는 전망이 나올 정도로 전 세계적으로 각광받고 있는 분야다.
바이오 의약 산업은 유전자 재조합기술을 이용한 항체 및 단백질 신약개발에 집중 투자되고 있으며, 단일품목으로 10조원 대의 매출을 올릴 수 있는 신정장 동력 산업이다. 또한 바이오 의약 기술은 정보기술의 발전과 함께 고속약효 검색이나 구조기반 신약 탐색 등 첨단 신약발굴 기술을 활용하여 기존의 저분자 합성신약 개발에 크게 기여하였다는 평이다. 김 교수는 “바이오 의약은 고분자이며 체내 불안정한 고유의 성질 때문에 상업화의 관건은 체내에 안전하게 질병 부위로 표적할 수 있는 약물전달시스템(Drug Delivery System)의 핵심기술이 절대적으로 필요하다”고 말했다.
이에 김 교수는 약학과 의료용 고분자 소재를 기반으로 한 바이오 의약 전달시스템(Biopharmceutical Delivery System)의 원천기술을 개발하고 이를 바이오 의약 신약 개발에 응용하는 연구에 주력하고 있다. 대상 질병은 심근경색, 뇌졸중 등의 허혈성 질환과 암, 당뇨, 비만이며 온도감응성 주입형 젤, 나노입자, 세포 내 환원성 고분자 등을 이용한 유전자 재조합 융합단백질, 유전자 전달 시스템 개발을 연구의 목표로 삼고 최선의 노력을 기울이고 있다. 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 바이오신약장기사업의 지원을 받고 있기도 한 김 교수는 환자가 쉽게 복용하고 흡수도 빠르며, 투여 횟수도 줄일 수 있는 약물 전달 시스템을 연구해 온 결과 체내로 약물을 효과적으로 전달할 수 있는 물질인 ‘약물 전달용 온도 감응성 젤’을 개발하여 관련 학계의 주목을 이끌기도 하였다.
‘약물전달용 온도 감응성 젤’은 낮은 온도에서는 녹고, 수용에서는 굳는 시스템으로 젤 안에 항암제, 단백질, RNA, DNA 등 다양한 것들을 넣을 수 있어, 체내에 약물을 효과적으로 전달할 수 있는 물질이다. ‘약물전달용 온도 감응성 젤’과 ‘심근경색치료용 단백질 약물’ 둘을 합친 시스템을 개발하는 것이 또 하나의 과제라고 밝힌 가운데, ‘약물 전달 시스템’은 전 세계의 제약회사들이 주목하고 있는 핵심 기술이기에 김 교수 연구팀의 향후 연구 성과에 귀추가 주목되고 있다.
글로벌 제약 강국으로의 도약을 위한 제언
김 교수는 “기존의 저분자 약물 중심 복제약 및 복제 개량 신약의 개발은 시장성이 없으며 바이오 제약 원천기술 혹은 바이오 신약 개발에 장기적인 투자와 인재 양성이 뒷받침 되어야 한다”며 “중·단기적으로는 바이오시밀러(Biosimilar, 바이오 복제약) 및 약물전달시스템 원천기술의 개발, 장기적으로는 이를 바탕으로 바이오 혁신 신약 R&D에 지속적인 투자가 필요하다”고 말하는 등 대한민국 제약 분야의 발전을 위한 애정 어린 조언을 아끼지 않았다.
한편, 김 교수는 연구는 창의적이어야 하고 특히, 응용연구는 개발과 상품화의 꿈이 있어야 한다고 강조한다. 창의적인 연구와 연구 결과의 상품화를 위해서는 더욱 더 깊이 있는 연구가 요구되기에 한양대학교는 이러한 연구 환경의 조성을 위해 2005년, 바이오생명의약 연구소를 개설하여 약학, 생명공학, 나노, 신소재의 융복합 교육 및 연구 프로그램의 개발 및 제약 현장에 필요한 석박사급의 고급인력을 배출하고 산학 연구를 위해 연구소를 활성화하고 있다.
위에서도 언급했듯이 바이오 제약 원천기술 혹은 바이오 신약 개발을 위해서는 인재 양성도 무엇보다 중요한 부분이기에 이 부분의 인프라를 구축하는데 한양대학교 생명공학과와 바이오생명의약 연구소가 적극적인 모습을 보여주는 것은 고무적인 일이 아닐 수 없다. 실제로 우수 바이오 제약 인력들이 다수 배출되어 산업현장에서 큰 기여를 하고 있으며, 연구소를 통해 다수의 제약회사와 공동 연구개발을 활발히 추진하는 등 발전적인 모습을 지속적으로 보여주고 있다.
김 교수는 연구 윤리적인 면에서도 긍정적인 인재를 양성하기 위해 “연구(Research)는 search(탐색)를 반복한다는 뜻”이라며 “연구원들이 이전 실험 결과를 바탕으로 가설을 갖고 정확한 실험 프로토콜을 따라 수행한 결과가 설령 가설 혹은 예측과 상이한 결과를 얻더라도 나무람 보다는 격려를 해줌으로써 2보 전진을 위한 1보 후퇴의 연구 자세를 갖도록 지도하고 있다”고 전했다.
바이오 의약 분야를 포함한 생명공학의 R&D분야는 너무나도 무궁무진한 가능성과 미래 비전을 품고 있다. 이제는 원천기술의 확보와 연구결과의 상품화 등이 국력을 결정짓는 시대가 도래 한 만큼, 많은 연구실의 꺼지지 않는 불빛이, 연구자들의 노력과 수고가 결국 대한민국을 세계에서 우뚝 서게 만들 것이다. 그에 따라 김용희 교수를 비롯한 많은 연구자와 그 뒤를 잇는 인재들이 최적의 환경에서 최상의 연구 결과를 도출할 수 있도록 제도적인 뒷받침이 든든해져야 할 때이다.