신데렐라를 꿈꾸는 식물들

신데렐라를 꿈꾸는 식물들

천연물은 지구상에 존재하는 동·식물 등의 생물자원으로부터 유래한 산물을 의미하며, 천연물 신약이라 함은 천연물 성분을 이용하여 연구개발한 의약품으로서 조
성 성분, 효능 등이 새로운 의약품을 말한다. 고대로부터 의술은 약초와 항상 결부되어 펼쳐져 왔다. 약초라는 의미로 사용되는 ‘허브’는 푸른 풀을 의미하는 라틴어
‘Herba’에 어원을 두고 있으며, 고대국가에서는 향과 약초라는 뜻으로 이 말을 썼던 것이 현대에 와서는 ‘잎이나 줄기가 식용과 약용으로 쓰이거나 향과 향미로 이
용되는 식물’을 ‘herb’로 정의한다.
천연물 유래의 약은 동․서양을 막론하고 각 민족의 역사와 함께 발전하여 오늘날까지 전승되어 오고 있는 귀중한 자산이다. 특히 한국, 중국, 일본, 베트남 등 동양
각 나라에서는 문화적, 사회적, 역사적 특성을 지니고 발전하여 오늘에 이르고 있으며 한국과 중국에서는 이러한 천연물을 기원으로 하는 약을 한약이라 하여 국민의
건강을 유지시키고 증진시키는데 크게 기여하고 있다.
정부의 자체분석결과 천연물을 이용한 건강관련 제품의 연간 시장규모는 40조원을 상회할 것으로 추산된다고 발표했다. 근래 화학공업의 비약적인 발전과 더불어
합성의약품으로 대표되는 현대의약품에 있어서 심각한 부작용의 발현이나 과도한개발비용 등으로 인한 치료 및 개발의 한계로 천연물 유래 의약품에 많은 관심을
가지고 있다. 특히 21세기는 고령인구의 증가, 자연친화적 사회 환경과 의식의 변화에 따라 천연 의약품에 많은 관심을 가지게 되고 더 나아가서는 한약으로 대표되
는 천연약물이 인류보건향상에 커다란 기여를 할 것으로 생각된다.
21세기의 의학모형은 치료형에서 예방형으로 변화할 것이며, 사람들은 자연으로의 회귀를 염원하여 천연약물을 더욱 선호하게 될 것이다. 실제로 최근 들어 세계
각국에서는 천연물을 이용한 신약 개발을 중요한 연구테마로 삼고 있으며 국제적으로 식물약 특허 신청 건수가 크게 증가하는 추세이다. 유럽공동체는 천연물 의약품
을 입법화하여 심사, 허가하고 있으며 미국 FDA는 식물 복합처방 약물에 대한 임상 연구를 받아들인 상태다. 국제 의약시장에서 천연물 의약품의 연간 판매액은
400억 달러에 달한다. 매년 평균 15%의 이상의 성장률로 발전하고 있는 것으로 천연물질 연구개발의 경제성과 성장가치는 상승하고 있다. 이 밖에 자국의 전통의약
및 식물자원에 대한 자국 이익이 증대됨에 따라 지구상에 존재하는 모든 동식물 광물 등이 갈수록 중시되면서 약물자원에 대한 연구가 부각되고 있다.
실제로 뱀독에서 얻은 고혈압치료제, 도마뱀 침에서 나온 당뇨병 치료제, 버드나무 껍질 추출물에서 얻은 해열제 등 글로벌 시장에서 크게 성공한 천연물 신약 사
례는 적지 않다. 대표적인 예가 로슈의 조류인플루엔자 치료제 ‘Tamiflu’이다. 전세계를 공포에 몰아넣었던 조류독감의 치료제는 바로 중국 토착식물인 스타아니스 -
추출 성분으로 개발됐다. 항암제 ‘Taxol’도 태평양산 주목에 함유된 물질이 주성분이다. 바다달팽이의 일종인 청자고둥에서 비롯된 진통제 ‘Prialt’도 시판 6개월 만에
6,000만 달러 매출을 올린 것으로 유명하다. 국내에서도 쑥에서 추출한 eupatilin을 주성분으로 하는 동아제약의 위염 치료제 ‘스티렌’과 SK케미칼의 관절염 치료제인
‘조인스’가 천연물 신약으로 대표적이다.
실제로 천연물 신약과 관련해 세계적으로 임상이 진행되고 있는 항암제만 54종에 달한다. 특히 미국은 2000년 천연물 신약개발 규정을 따로 제정해 시행하고 3~5년
간 독점권도 부여하는 등 정부 차원의 지원을 아끼지 않고 있다. 미국 국립보건원(NIH)산하 국립 암연구소의 David J. Newman박사는 최근 ‘Journal of Natural
Products’를 통해 “지난 25년 동안 미국에서 개발된 신약 중 70% 이상이 자연에서 얻은 물질이 주성분”이라는 분석결과를 내놓아 이 같은 움직임에 더욱 힘을 실었다.
현재 한국은 신약개발에 쏟는 자본 규모와 후보물질 연구수준에서 선진국과 큰 차이가 있다. 한국 37개 상장 제약사의 전체 연구개발비는 3,000억 원을 약간 상회
하는 수준으로 이는 세계 50위권 제약사의 연구개발비에 해당한다. 이 때문에 전문가들은 천연물 신약개발을 한국에 적합한 발전 전략으로 평가하고 있다. 이와 관련
해 정부는 2016년 기준 생명자원 분야 7위권 진입을 목표로 현재 2만여 종의 공인자원수를 10만 종으로 확대하고 신생물 자원도 1,000종 이상 확보할 계획이다.

□ 천연물 의약품 연구개발 사례
천연물신약 연구개발은 신약 1건 개발 시 전 세계적으로 연간 1~2조원의 매출과 매출의 20~50%의 순이익 창출이 가능한 높은 투자 효율성을 가진 고부가가치 산업이다. Bristol-Myers Squib사에서는 Taxus속 식물(주목)로부터 개발된 항암제 “Taxol”로 연간 12억달러(약 1조 4천억 원)이상의 매출액을 실현하고 있다. 브라질산 뱀독 성분인 Teprotide를 기초로 하여 개발된 고혈압 치료제인 “ACE억제제(Captopril)”는 연간 20억 달러(약 2조 4천억 원) 이상의 매출을 올리고 있다. 일본의 S an k y o제약사에서는 미생물로부터 혈중 콜레스테롤 저하제 “Com pactin (m evastatin )”을 개발하여 연간 1,000억 엔(약 1조원) 이상을 수출하고 있다. 독일에서는 은행잎으로부터 혈액순환장애 치료제를 개발하여 연간 20억 달러(약 2조 4천억 원) 이상의 매출액을 실현하고 있다. 다양한 생물종은 신약개발의 보고이자 기초자원이다. 생물다양성의 경제적 가치는 날이 갈수록 높아지고 있으며, 오늘날 사용하고 있는 의약품의 50% 정도는 천연물에서 유래한 것이다. 선진국에서는 이미 전 세계에 분포하는 자원식물에 대한 경제적 효용가치를 평가하여 보다 다양한 식물 종의 확보에 주력하고 있으며, 이들로부터 신기능성의 약품 소재를 분리 생산하는 체계적인 개발 정책을 펼치고 있다. 한국은 전통의약에 대한 정보 및 인프라가 풍부하다고 평가되고 있다. 전통의약에 대한 역사가 오래되었고, 우수 연구자들의 노하우 및 기술, 제약회사의 생산시설 등을 갖추고 있으나 천연물신약 개발에서는 아직 미흡한 상태이다. 최근 전통약물로부터 신약을 개발하고자 하는 인식 확산으로 천연물에 대한 관심이 집중되고 있지만, 정부 및 민간의 연구개발 투자규모는 미약한 실정이다. 2001년 천연물신약 연구개발 분야 연구개발비는 30억 원으로 정부 전체 연구개
발비 중 0.07%에 불과하다. 주요 제약사의 연구개발비 투자는 매출액 대비 약 5% 수준(선진국은 15~20%)으로 투자규모가 작은 편이다. 2002년 천연물신약 관련 허
가제도가 개선되었는데, 신속허가 및 시판 후 임상제도 도입, 임상기준특화, 일반약리, 흡수·분포·대사·배설 등에 관한 자료 면제 등으로 신속한 연구 개발을 촉진하는
방안이 마련되었고, 동의보감 등 12개 기성 한약서를 의약품집으로 인정하여 독성, 안정성에 대한 자료제출을 완화시켜주어 신약개발 시 자료제출에 대한 부담을 덜어 주고 있다.
천연물 신약 중 동아제약(주)에서 개발한 스티렌 캅셀(애엽 성분 유래 위 점막 보호제)은 식품의약품안전청으로부터 2006년 6월 천연물신약으로 허가를 받았다. 스
티렌은 서울대학교 이은방 교수가 애엽에 함유되어 있는 flavonoid 중 eupatilin이 항궤양 효과가 있음을 발표하였다. 동아제약(주) 연구소는 의약품으로서의 개발가능
성을 검토하기 위하여 1995년 5월 이은방 교수와의 공동 개발을 위한 계약을 체결하여 본격적으로 연구에 착수하였다. 애엽 추출물은 eupatilin이외의 jaceosidin과
같은 다른 유효성분이 있음을 밝혀냈으며, 또한 eupatilin 단독에 의한 약효보다 애엽 추출물의 약효가 효과면에서 더 우수한 것으로 확인이 되었다. 또한 유효성분을
고농도로 함유하는 추출물의 제조방법을 확립하였다. 1995년부터 2001년까지 보건복지부 보건의료기술 진흥사업의 지원을 받아 개발이 계속되었다. 1997년 1월에
임상시험용 의약품 제조에 대한 품목허가를 식약청에서 취득하여 적응증 확대에 대한 연구를 시행하였다. 2000년 8월에 후기 2상 임상시험 결과를 발표하고, 5개 기
관에서 자체 IRB 통과 후 3상 임상시험에 착수하였다. 2001년 12월에 3상 임상시험을 550예를 종료하였으며, 2002년 6월에 식품의약품안전청(KFDA)으로부터 신
약허가를 취득하였으며, 2002년 12월 국내에 급·만성 위염 치료제로 시판되었다. 스티렌은 약 180억 원의 연구비가 투자되었으며, 이중 정부지원금은 6년간 약 8억
5천 7백만 원을 지원 받았다. 1994년부터 약효 및 독성 스크리닝을 개시하여 2002년 발매까지 약 9년의 개발기간이 소요되었다.
SK케미칼(주)/SK제약(주)에서 개발한 조인스(생약복합제, 관절염치료제)는 식품의약품안전청으로부터 2001년 7월 천연물 신약으로 허가를 받았다. 정부의 ‘보건의료기술 연구개발 사업’ 자금을 지원 받는 등 9년 여의 연구개발 끝에, 지난 2000년 1월 공포된 ‘천연물 신약개발 촉진법’에 따라 ‘조인스’ 개발에 성공하였다. 골관절염
환자를 대상으로 한 임상시험에서, 조인스는 볼타렌(diclofenac 서방정)과 동등한 정도의 진통 작용을 보였으며, 부작용 발현율은 볼타렌 37.1%인데 비해 조인스는
19.2%로 유의적으로 적었다. 또한 임상 2상 시험에서는 위약대조군에 비해 유의한 진통효과와 위약과 유사한 부작용 발현율을 나타내어, 매우 안전하고 진통효과가
우수한 것으로 나타났다. 동물실험에서 조인스는 뛰어난 항염, 진통 효과를 보였을뿐만 아니라, 토끼의 연골조직 배양을 이용한 시험에서 연골 분해를 억제하는 것으
로 나타났다. 또한 collagenase로 유발한 토끼의 골관절염 모델에서도 우수한 관절조직 보호효과를 나타내었다. Diclofenac이 10㎎/㎏에서 심각한 위궤양을 유발한
동물모델 시험에서도 조인스는 2g/㎏의 고용량에서도 궤양을 유발하지 않았고, 5일간의 반복투여 시험에서도 2g/㎏/day의 용량에서도 궤양을 유발하지 않아 매우 안
전한 약물임을 증명하였다. 기전 연구에서는 5-lipoxygenase, aggrecanase의 효소 작용 저해와 TNF-α 발현을 억제하는 것으로 나타났다.

□ 생물자원의 주도권 확보 전쟁
최근 유전자원1) 및 전통지식2)의 국제적 보호 문제가 세계지식재산권기구(WIPO)를 비롯하여 세계무역기구(WTO), 생물다양성협약(CBD) 등 각종 국제기구에서 활
발히 논의되고 있다. 개도국들은 유전자원 및 전통지식이 지식재산권으로 인정되어야 하며, 자국의 유전자원 및 전통지식이 선진국에 의해 약탈되어 특허화, 상품화되고 있으므로 이에 관한 국제적 보호 장치를 마련해야 한다고 주장하고 있다. WIPO에서는 2001년부터 「유전자원·전통지식·민간 전승물 보호에 관한 정부간 위원회」를 구성하여 현재까지 제8차 회의를 개최하였으나, 선진국과 개도국간의 입장차를 좁히지 못하고 있다. 전통의약 관련 유전자원 및 전통지식은 그 고부가가치성과 시장성으로 인하여 동 분야의 핵심적인 논의사안으로 부각되고 있다. 천연물의약의 세계 시장규모는 2002년 약 2000억 달러로 추산되며, 매년 평균 10% 이상의 성장률을 나타내고 있다.
유전자원 및 전통지식을 보호해야 한다는 기본적인 취지에는 대다수의 국가들이 동의하는 입장이나, 구체적인 방법론 등에서는 각국의 이해관계에 따라 상이한 입
장이며, 개도국과 선진국간의 첨예한 대립이 지속되고 있다. 전통의약자원 및 이에 관한 전통지식이 풍부한 반면 기술적은 상대적으로 취약한 인도, 중국, 콜롬비아,
브라질 등의 개도국들은 유전자원 및 전통지식의 강력한 보호를 주장하며, 출처공개3), 사전동의4) 및 이익공유5)를 반영한 법적 구속력이 있는 국제규범의 도입을 주
장하고 있다. 미국, 일본, 유럽연합 등 선진국들은 유전자원, 전통지식 보호의 기본적인 취지에는 동의하나 기존의 지식재산권 틀을 벗어나지 않는 범위 내에서 보호
되어야 한다는 입장이다. 각국의 유전자원 및 전통지식을 문헌화 및 데이터베이스1) 유전자원(Genetic resources) : 실질적 또는 잠재적으로 이용 및 보존가치가 있는 생물자원2) 전통지식(Traditional knowledge) : 전통적으로 계승되어온 모든 지식을 총망라하는 개념3) 출처공개(Disclosure requirement) : 유전자원이나 전통지식을 활용한 발명의 경우 부당한 특허를 방지하기 위해 그 출처를 특허 출원서에 공개하자는 개념4) 사전동의(Prior informed consent) : 유전자원 및 전통지식의 접근 및 활용은 그 자원 및 지식이 귀속되어 있는 국가 또는 공동체의 승인을 얻은 후에야 가능하다는 개념5) 이익공유(Benefit-sharing) : 유전자원 및 전통지식은 그 자원 및 지식이 속한 공동체에서 수세대에 걸친 활용이 개발의 노력이 이미 포함되어 있으므로 이를 활용한 발명에 따른 이익은 해당 공동체와 적절하고 정당하게 공유되어야 한다는 개념화하여 이를 특허심사 시 신규성 및 진보성 판단을 위한 검색 가능한 선행기술로 활용하고 있다. 출처공개 문제는 발명자의 발명의지를 저하시키고, 사전동의 및 이익공유 문제는 지재권제도가 아닌 당사국간의 사적계약을 통해 해결할 수 있으므로 법적 구속력이 있는 국제규범의 도입을 반대하는 입장이다.
우리나라는 개도국에 비해 전통지식과 유전자원이 상대적으로 풍부하지 않고, 이를 활용한 생명공학 및 천연물의약 등 관련 산업의 진흥을 도모해야 하는 입장이
다. 우리나라의 식물자원은 약 4,000 여종이고 이 중 우리나라 특산식물은 407종이나, 중국의 경우 약 20,000종 이상을 보유하고 있다. 우리나라는 전통약물에 관
한 많은 노하우를 보유하고 있고, 천연물의약 분야는 외국에 비해 상대적으로 우수한 과학기술 연구기반 및 인력인프라가 구축되어 있다.
국제적 논의 사안별로 우리나라에 유리한 입장을 반영하고, 국내 관련 산업의 발전에 도움이 될 수 있는 방안을 마련하고 있다. 전통의약 관련 전통지식 DB구축
등으로 우리나라 유전자원 및 전통지식에 대한 국제적 보호 장치를 마련하고, 이를 천연물의약 분야 연구기관에서 활용케 함으로서 천연물의약 R&D를 지원하고 있다. 천연물의약의 시장성 증가와 전통지식 보호에 관한 국제적 관심 고조에 따라 천연물 신약 개발을 위한 R&D 투자비용 증대, 효율적이고 객관적인 R&D 계획수립 및 평가 관리, 연구결과물의 특허 권리화 및 제품화 등 다각적인 대응방안의 마련이 필요하다.

□ 미래의 신데렐라를 위한 제언
세계적으로 신약의 연구개발을 주도하고 있는 국가는 미국, 영국, 스위스 등 10개 국가이다. 현재 시판 중인 주요 신약들이 이들 국가에 집중적으로 분포되어 있
다. 이 가운데 미국이 절반을 차지하고 있고, 상위 20개 기업이 전체 개발 중인 신약의 30%를 보유하고 있다. 다국적 제약기업들은 독점적 신약을 세계시장에 공급함으로써 막대한 수익을 얻고 이러한 수익을 다시 연구개발에 재투자하는 선 순환구조를 통해 신약개발 경쟁력을 강화하고 있다. 자본력과 기술력을 앞세운 이 같은 공격적인 시장지배력 확보추세를 감안할 때 중․단기적 역량확보를 견인할 수 있는 특단의 국가지원 대책이 없을 경우 세계시장 진입단계에 있는 우리나라의 제약산업은 글로벌 시장에서 입지가 점차 좁아질 것으로 예측된다. 신약개발은 고부가가치 제품과 산업재산권을 확보할 수 있기 때문에 수입대체는 물론 기술 및 제품 수출에 기여할 있다. 현재 연구개발 중인 신약 후보도출 및 임상개발과제의 수요를 반영한 향후 10년 동안의 단계별 대규모 신약개발 정부지원을 시작해야 한다. 20여 년 동안 정부와 민간이 노력한 신약개발이 매년 글로벌 신약이라는 신데렐라로 탄생하기를 기대해본다(경주대학교 박진한 교수 글).