엑소좀은 세포에서 정상적인 생리 작용의 일부로 또는 지질 이중층 세포막으로 감싼 특정 병리 현상에서 배출되는 나노 크기의 세포외 소포입니다. 사람 혈장에서 처음 “혈소판 미립자(platelet dust)”로 발견된 엑소좀은 대부분의 진핵 세포에서 분비되며 다양한 생리적, 병리적 프로세스에 관여하는 것으로 알려졌습니다.
이전 블로그에서 엑소좀에 대한 개괄적인 설명과 함께 약물 전달 및 진단 분야에서 엑소좀을 활용할 수 있는 방법을 소개했습니다. 이 게시물은 3부 구성 블로그 시리즈의 마지막으로, 이 분야에서 진행되고 있는 다양한 엑소좀 연구에 대해 알아보고 이 역동적인 분야의 주요 개발 사례와 향후 전망을 살펴봅니다.
치료법 개발을 위한 엑소좀 연구 분야 주요 기업
치료법을 위해 엑소좀을 활용하는 기업이 빠르게 증가하고 있으며 임상 전 및 임상 기업 모두 자체 파이프라인을 통해 엑소좀 치료법을 개발하고 있습니다. CAS는 엄선된 최대 규모의 과학 정보 컬렉션인 CAS Content Collection™의 데이터를 활용하여 치료법 개발에 매진하고 있는 이들 기업이 주력하고 있는 표적 질병을 분석했습니다. 그 결과, 엑소좀 연구에서 가장 많이 다루어지고 있는 표적 질병이 암, 신경 및 신경변성 질환, 폐질환, 상처 치료로 밝혀졌으며 그에 따라 이 분야에서 많은 후보 엑소좀이 생성되고 있습니다(그림 1). 대부분의 엑소좀 연구 플랫폼 기업은 여러 치료 영역을 다루는 포트폴리오를 갖고 있지만(예: VivaZome, Avalon Globocare, Vitti Labs) 일부 기업의 경우 특정 분야를 전문적으로 연구하기도 합니다. 일례로 Kimera Labs은 피부 재생과 상처 치료에 집중하고 있습니다.
임상 전 엑소좀 연구에 투자하는 기업을 평가한 결과, 치료 목적의 엑소좀 개발을 위한 다양한 파이프라인을 보유하고 있는 미국이 이 분야를 이끌고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 킬리포니아에 본사를 둔 생명공학 기업, Capricor Therapeutics는 심장공 유래(cardiosphere-derived) 세포 엑소좀, 엔지니어드(engineered) 엑소좀, 엑소좀 기반 COVID-19 백신 등 여러 엑소좀 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이 회사의 엑소좀 플랫폼은 아직 임상 전 단계지만 여러 지표에서 고무적인 데이터가 나타나고 있으며 회사의 엑소좀 연구를 발전시키기 위해 다른 학술 기관과 협력하고 있습니다.
Xollent Biotech는 엑소좀 연구 분야의 또 다른 대표 주자로 다각적인 엑소좀 치료법 파이프라인을 보유하고 있습니다. 엑소좀의 다양성은 대체 투여 경로를 가능하게 해주며 심근 경색 치료를 위한 정맥 주사 패치, 탈모 스프레이, 피부 노화 방지를 위한 무바늘 주사기로 구성되는 치료 파이프라인이 특징입니다. Exocel Bio, Florica Therapeutics와 같은 화장품 전문 기업은 미학과 노화 방지에 중점을 둔 재생 줄기 세포 유도 엑소좀 치료법을 연구하고 있습니다.
진단 엑소좀 연구: 최신 동향과 향후 방향
시리즈의 이전 블로그에서 설명한 것처럼 엑소좀은 내구성, 특수성, 민감성 등 이상적인 생물지표를 나타내는 여러 가지 특성을 갖고 있습니다. 결과적으로 생물지표로서 또한 진단 테스트 목적의 엑소좀 활용에 대한 연구계 관심이 증가하고 있습니다. 연구 자체는 아직 초기 단계에 있지만 여러 기업이 이 분야, 특히 암과 관련하여 임상 전 엑소좀 연구를 수행하고 있습니다. Mercy Bioanalytics의 조기 암 검출을 위한 할로 테스트, 췌암 조기 검출을 위해 글리피칸-1 양성 순환 엑소좀을 사용하는 텍사스대학교 MD 앤더슨 암 센터의 연구가 대표적입니다.
다른 치료 영역에서는 진단 평가 최적화를 위한 작업도 진행되고 있습니다. 일례로 미국 하버드 의과대학과 중국 원저우 의과대학이 건조성 각막 질환과 당뇨병성 망막증의 분자 진단에서 효능을 나타낸 고속 분리 시스템을 통한 통합 눈물-엑소좀 분석(Tear-Exosomes Analysis via Rapid-isolation System, iTEARS) 채택을 위해 협력하고 있습니다. 신경퇴행성 질환 또한 엑소좀 생물지표 연구 분야의 주요 중점 항목입니다. 캘리포니아대학교 샌프란시스코 의대 연구진은 알츠하이머병의 조기 발병 진단에 중요한 역할을 할 수 있는 주요 생물지표를 발견했습니다.
임상 시험에서의 엑소좀 치료법
현재 엑소좀 치료법으로 https://clinicaltrials.gov에 등록된 총 임상 시험 수는 59개입니다. 엑소좀 치료법과 관련하여 가장 많이 연구되고 있는 표적 질병은 폐질환(11개 임상 시험), SARS-CoV-2 감염(9개 임상 시험), 암, 심장병, 신경 질환(총 4개 임상 시험)입니다. 이러한 질병과 관련된 주요 임상 시험 현황이 표 1에 정리되어 있습니다. 전체 치료 임상 시험 목록은 최근 발표된 CAS 엑소좀 통찰력 보고서를 참조하십시오.
표 1. 주요 엑소좀 치료 임상 시험
| 회사/병원/대학교(위치) | 엑소좀 | 치료 질병 | 임상 시험 번호 | 임상 시험 단계 또는 상태(시작일) |
| M.D. 앤더슨 암 센터(미국) | 중간엽 줄기 세포(MSC) 유도 엑소좀과 KrasG12D siRNA(iExosome) | 전이성 췌암과 KrasG12D 돌연변이 | NCT03608631 | I상(2018년) |
| Organicell Regenerative Medicine(미국) | 양수 유도 엑소좀/Zofin(Organicell Flow) | 경증/일반 COVID-19 | NCT04657406 | 동정적 사용 승인 상태(2020년) |
| emoveDirect Biologics(미국) | 골수 MSC 유도 엑소좀/DB-001/ExoFlo | COVID-19 ARDS | NCT04657458 | 동정적 사용 승인 상태(2020년) |
| Ruijin Hospital(중국) | 지방질 중간엽 줄기 세포 유도 엑소좀(MSC-Exos) | 알츠하이머병 유발 치매 | NCT04388982 | 2/3상(2020년) |
임상 시험에서의 엑소좀 진단
현재 https://clinicaltrials.gov에는 진단 목적의 엑소좀 사용과 관련된 총 208가지 임상 시험에 대한 정보가 나와 있습니다. 이 임상 시험 중 절반 이상(108개 임상 시험)이 엑소좀을 활용한 암 진단과 관련이 있습니다. 다른 대표적인 연구 대상 질병은 신경 질환(15개 임상 시험), 심혈관 질환(13개 임상 시험), 폐질환(6개 임상 시험)입니다. 이러한 질병의 조기 진단은 예휴를 향상시키는 데 중요합니다. 진단과 관련된 많은 엑소좀 임상 시험이 조기 질병 진단을 위한 엑소좀 사용의 가치와 이점을 강조합니다. 이들 질병의 엑소좀 진단과 관련된 기업, 병원, 대학교가 표 2에 정리되어 있습니다. 전체 진단 임상 시험 목록은 최근 발표된 CAS 엑소좀 통찰력 보고서를 참조하십시오.
표 2. 주요 엑소좀 진단 임상 시험
| 회사/병원/대학교(위치) | 엑소좀(질병 표적) | 진단 질병 | 임상 시험 번호 | 임상 시험 상태(시작일) |
| 버밍엄 앨라배마대학교(미국) | 혈액 또는 소변 유도 엑소좀(LRRK2) | 파킨슨병 | NCT04350177 | 완료(2013년) |
| 보스턴대학교(미국) | 혈장 유도 엑소좀(타우) | 만성 외상성 뇌병증(CTE) | NCT02798185 | 진행 중(2016년) |
| Exosome Diagnostics(미국) | 소변 유도 엑소좀(ERG, PCA3 및 SPDEF) | 전립선암 | NCT02702856 | 완료(2016년) |
| Lithuanian University of Health Sciences(리투아니아) | 호산성 물질 유도 엑소좀 | 천식 | NCT04542902 | 모집 중(2020년) |
임상 시험의 질병 표적으로서의 엑소좀
엑소좀을 표적으로 사용하는 것은 질병 치료를 위한 또 다른 연구 방법입니다. Aetholon Medical은 캘리포니아에 본사를 둔 임상 전문 기업으로 Hemopurifier라는 연구 의료 기기를 설계했습니다. Hemopurifier는 순환 엑소좀을 표적으로 바이러스, 세균독소 및 암 엑소좀을 포집합니다. 현재 Aetholon은 에볼라 바이러스, C형 간염 C, HIV 및 COVID-19 치료에 Hemopurifer를 사용하고 있습니다. 이 회사가 현재 진행하고 있는 두 가지 임상 시험이 표 3에 정리되어 있습니다.
표 3. 질병 치료를 위해 엑소좀을 표적으로 하는(물리적 제거) 대표적인 임상 시험
| 회사(위치) | 엑소좀 | 치료 질병 | 임상 시험 번호 | 임상 시험 상태(시작일) |
| Aethlon Medical(미국 펜실베이니아주) | 순환 엑소좀 | COVID-19 | NCT04595903 | 모집 중(2021년) |
| Aethlon Medical(미국 펜실베이니아주) | 순환 엑소좀 | 머리와 목의 편평상피암 | NCT04453046 | 모집 중(2020년) |
엑소좀 연구의 미해결 과제 극복
엑소좀은 흥미로운 연구 영역으로, 진단 및 치료 용도에 있어 엄청난 잠재력을 갖고 있습니다. 그러나 엑소좀의 임상적 활용은 유망한 가치에도 불구하고 지식의 격차라는 장애물의 방해를 받고 있습니다. 따라서 향후 작업은 연구원들의 치료 가능성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있는 표적 세포와의 상호작용에 대한 설명과 함께 엑소좀 생물 발생 및 활용을 위한 정확한 메커니즘의 우선순위를 중하는 데 주력해야 합니다. 엑소좀 연구에서 극복해야 할 또 다른 중요 장애물은 엑소좀 단리 관련 문제와 관련 프로세스에 대한 표준화 미비에 따른 임상적 유용성의 지연입니다. 마지막으로 파이프라인에서 엑소좀 활용 방식의 다양성은 계발 계획을 세우기 위해 특정 규제 분류 및 관할 문제를 명확히 해야 함을 의미합니다.
중대한 지식 격차를 해소해야 하는 것도 사실이지만 엑소좀 연구는 다양한 질병을 치료할 수 있는 중요한 기회를 제공하며 이미 초기 혈소한 미립자 단계에서 많은 진척을 이루었습니다.
자세한 내용은 최근 발표된 CAS 엑소좀 통찰력 보고서를 참조하십시오.
