mRNA 치료법의 주요 새 트렌드: 개요서

CAS Science Team

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mRNA 백신은 유전적 명령을 세포로 전달하는 방식으로 어떻게 팬데믹을 통제할 수 있는지 보여주었습니다. 이 기술이 향후 맞이하게 될 과제는 무엇일까요?  최근 상호 심사를 거친 ACS Pharmacology & Translational Science의 간행물을 요약한 이 개요서에서 mRNA 치료법의 현재 상태와 미래 기회, 키 플레이어에 대해 알아보십시오. 

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특허 동향 분석을 통한 기회 극대화

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특허 동향 분석을 통해 R&D 기회를 극대화하는 방법

시장 경쟁이 치열한 오늘날, R&D 팀은 끊임없이 혁신을 주도하고 경쟁에서 앞서 나가기 위한 새로운 기회를 찾고 있습니다. 그러나 방대한 정보의 양 때문에 전망이 밝은 개발 영역을 식별하고 비생산적인 작업에 자원을 낭비하지 않기가 어려워지고 있습니다. 이때 특허 동향 분석을 활용하면 큰 도움이 됩니다.

특허 동향 분석: 소개

특허 동향 분석의 경우 특정 업계나 분야의 기술 동향을 심층적으로 분석하여 현재의 상황을 포괄적으로 파악할 수 있습니다. 특허 동향 분석에서는 특정 연구 영역과 관련이 있는 특허와 과학적 문헌을 검토합니다. 조직에서는 지난 몇 년간의 개발 과정을 조사하여 새로운 트렌드에 대한 통찰력을 얻고 새로운 기능성 재료 탐색, 기존 약물의 용도 변경, 신약 개발 같은 잠재적인 기회를 식별할 수 있습니다. 이러한 작업을 통해 과학적 조직과 R&D 팀이 더 많은 정보를 가지고 인력과 자원을 집중시킬 분야를 결정할 수 있습니다.

특허 동향 분석은 특허 매핑, 특허 인용 분석, 특허 포트폴리오 분석을 포함해 여러 기법을 활용합니다. 특허 매핑의 경우 특정 기술 영역에 신청된 모든 특허를 확인하여 보다 쉽게 트렌드와 패턴을 파악할 수 있습니다. 특허 인용 분석의 경우 특허 내 인용문을 조사하여 분석가가 가장 영향력이 큰 특허와 특정 기술 영역의 핵심 요소를 식별할 수 있도록 지원합니다. 마지막으로 특허 포트폴리오 분석은 기업이 신청한 특허를 분석하여 특정한 기술 영역에서 어떠한 강점과 약점을 지니고 있는지 파악할 수 있도록 돕습니다.

한마디로 말하자면, 특허 동향 분석을 통해 기술을 심층적으로 분석하고 숨겨진 트렌드를 파악하고 시장 경쟁력을 높일 수 있습니다. 그런데 어떻게 특허 동향 분석의 가치와 기회를 극대화할 수 있을까요?

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올바른 도구에 조기에 투자하는 것이 시작입니다

특허 동향 분석과 관련된 과제는 두 부분으로 나눌 수 있는데, 일단 정보의 양이 방대하며, 유사한 개념을 나타낼 때 사용되는 용어에 일관성이 없다는 점입니다. 이용 가능한 정보가 너무 많다 보니 연구와 관련이 있는 내용을 파악하는 데 시간이 걸릴 수 있습니다. 구조화된 접근법 없이 단독으로 작업을 진행하면 문제가 더 악화되어 유의미한 통찰력을 얻는 것이 거의 불가능해집니다.

지금 가지고 있는 아이디어가 얼마나 중요한지, 그리고 다른 사람들이 동일한 영역에 투자할 것인지 생각해 봐야 합니다. 전 세계적으로 특허를 출원할 예정이라면, 해당 시장으로 자신 있게 안내해 줄 수 있는 올바른 도구가 필요합니다. 이 경우 유형 자산이나 무형 자산에 본격적으로 투자하기 전에 확실하고 효율적인 특허 동향 분석을 위한 도구 제품군을 보유하는 것이 이상적입니다. 도구 없이 시작하여 운 좋게 작업을 이어가는 경우도 없는 것은 아니지만 굉장히 드문 경우에 해당하며, 이 경우 기회를 놓치거나 지나치게 많은 정보를 처리해야 하거나 좋지 않은 투자 결정을 내리게 될 수도 있습니다.

WIPO에서 최근에 진행한 동향 분석 관련 연구 결과에 따르면, 이름에 관계없이 물질을 찾을 수 있는 역량과 양질의 정보가 굉장히 중요합니다. 그렇기 때문에 수많은 과학 R&D 조직이 초기에 CAS를 찾아오고, 때로는 직원들이 공식적으로 업무에 투입되기 전에 CAS의 솔루션을 활용하는 고객들도 있습니다.

특허 동향 분석 혁신 실현: 올바른 도구를 활용한 시장 트렌드 파악 및 시장 요구 예측

전 세계적인 동향을 살펴보면, 탐색해야 하는 정보의 양이 방대합니다. 시장 요구를 파악하려면 지난 몇 년간의 개발 과정, 혁신, 특허 활동을 평가해야 합니다. 지난 3년간의 간행물을 살펴본 후 R&D 이니셔티브 또는 혁신과 관련된 특허 출원과 과학 문헌에 내용에 상당한 변화를 발견했다고 가정해봅시다. 이 경우, 시장의 흐름을 명백하게 파악하여 혁신에 대한 격차를 식별할 수 있습니다.

올바른 도구를 사용하면 다양한 궁금증을 해소할 수 있는데, 현재 시장 또는 R&D 영역에서 무슨 일이 일어나고 있는지, 어떤 효과가 있는지, 최근 발생한 이벤트가 특허 동향을 어떻게 바꾸었는지, 오랫동안 사용해 온 약물 툴킷의 요소 중 다른 질병에 활용할 수 있는 것은 무엇인지 등에 대한 답변을 얻을 수 있습니다. 이러한 기능은 빠르고 정확한 R&D 포트폴리오 관리와 관련한 의사 결정에 도움이 됩니다.

예를 들어 키나아제 억제제가 FDA에서 류머티스성 관절염과 아토피성 피부염을 비롯한 여러 질병 치료 효과를 입증 받았는데 최근 간행물에서 키나아제 억제제가 타우병증의 조절인자를 억제한다는 사실을 밝혀냈다면, 이 억제제(또는 그와 유사한 화합물)를 신경변성 장애 치료 목적으로 활용할 가능성이 생기는 것입니다. 특허 동향 분석을 활용하면 용도 변경을 위한 물질을 식별하고 누군가 이미 용도 변경 작업을 진행 중인지 파악할 수 있습니다. 포괄적인 IP 검색 도구를 통해 이 작업을 더 빠르고 쉽고 정확하게 수행할 수 있습니다.

WIPO의 최근 보고서에 따르면 녹색 기술의 성장에 대한 통찰력을 통해 언제 해당 시장에 진입해야 하는지, 그리고 어디에 격차가 존재하는지 알 수 있습니다. 지난 20년간 녹색 기술과 관련해 출원된 특허의 수가 엄청나게 증가했습니다. 전 세계적으로 풍력, 수소 동력, 친환경 차량 기술에 대한 특허 출원 건수가 급증하였는데, 지난 5년간은 연 평균 신청자 수의 두 배에 달했습니다1.

CAS Content CollectionTM 간단히 살펴보기
CAS의 솔루션은 사람이 엄선한 방대한 과학 및 특허 데이터 컬렉션이 뒷받침합니다. 세부적인 색인을 통해 더 많은 특허 및 간행물 기록을 확인하여 검색을 할 때에 보다 명확하게 결과를 찾고 이해할 수 있습니다.

경쟁력 제고: 올바른 도구가 선행 지표를 식별하여 경쟁업체보다 앞서 나가고 정보에 입각한 R&D 결정을 내리는 데 도움이 되는 방법

R&D 팀은 특허 동향 분석을 통해 선행 지표를 식별하고 경쟁업체의 활동을 추적하여 한발 더 앞서 나갈 수 있습니다. 조직은 CAS Scientific Patent ExplorerTM와 같은 STN IP Protection SuiteTM 내의 도구를 사용하여 쉽게 특허 활동을 추적하고 경쟁업체를 식별할 수 있습니다. 이러한 도구를 사용하면 알려진 경쟁업체(예: 대형 제약회사)에 대한 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 다른 수직시장 또는 지리적 시장에 존재하는 보다 작은 규모의 스타트업과 조직, 심지어 동일한 혁신 영역에서 활동하는 잠재적 협업자까지 확인할 수 있습니다.

R&D 팀은 특허 출원 지역을 포함한 경쟁업체의 특허 활동을 추적함으로써 새로운 개발 관련 정보를 파악하고 인력과 투자를 집중시킬 위치를 전략적으로 결정할 수 있습니다. 예를 들어 우리 회사는 영국에서 특허를 신청할 계획이 없었는데 경쟁업체가 영국에서 특허를 신청한다면 왜 경쟁업체가 영국에서 특허를 신청하는지, 우리 회사도 영국에서 특허를 신청해야 하는지 조사해야 할 수도 있습니다.

또한 올바른 도구를 활용하면 특정 물질에 대한 간행물에서 제형, 특정 성분, 징후와 같은 정보를 정확하게 찾을 수 있습니다. 생물학적 물질이든 화학적 물질이든 상관없이, CAS는 특허에서 해당 물질의 이름을 정확히 확인하여 관련 ID를 제공합니다. 예를 들어 알려진 물질인 경우 해당 물질이 공개된 방식과 관계없이 관련 임상 코드, 실험실 코드, 상표명, 일반명, CAS Registry Number®를 확인할 수 있습니다.

예를 들어 "유파다시티닙"을 검색하면 화학 구조만 언급해도 관련 간행물을 확인할 수 있습니다. 다른 도구에서는 이렇게 높은 정밀도와 관련성을 제공할 수 없습니다. CAS를 활용하면 경쟁업체가 공개한 초기 특허 내용이 수백부터 수천 가지가 될 수 있는 물질을 나타내는 마쿠쉬 구조인 경우에도 경쟁업체가 어떠한 물질을 다루고 있는지 정확하게 식별할 수 있습니다. 이러한 정보는 다른 곳에서는 정확하게 확인할 수 없기 때문에 CAS STNext®와 같은 CAS의 솔루션은 신약 개발을 비롯해 공학과 재료부터 화학에 이르는 과학적 R&D 업계에서 경쟁력을 높이는 데 있어 굉장히 중요한 도구입니다.

최종 견해

특허 동향 분석은 과학적 조직과 R&D 팀이 새로운 트렌드와 잠재적 기회, 선행 지표를 식별하여 더 많은 정보를 가지고 인력과 자원을 집중시킬 분야를 결정할 수 있는 귀중한 도구입니다. 이 경우 조기에 올바른 도구에 투자하는 것이 굉장히 중요합니다. 방대한 정보의 양과 일관성이 없는 용어에 압도되어 기회를 놓치거나 지나치게 많은 정보를 처리해야 하거나 좋지 않은 투자 결정을 내리게 될 수 있습니다.

특허 동향 분석을 위한 도구를 평가할 때에는 다음과 같은 특징과 기능에 초점을 맞춰야 합니다.

  • 포괄적인 컨텐츠 범위: CAS Content Collection와 같이 광범위하고 믿을 수 있는 특허 및 과학 정보에 액세스할 수 있어야 하며, 여러 관할권의 특허와 공개된 과학 관련 정보를 검색 및 분석할 수 있어야 합니다.
  • 고급 검색: 결과를 구체화하여 정확도를 높일 수 있도록 불 검색, 근접 연산자, 검색 필터 등 고급 검색 기능을 제공해야 합니다. 
  • 경쟁 정보: 잠재적인 경쟁 및 협력 영역을 식별하는 데 도움이 되는 관심 영역을 정밀하게 스캔하고 활성 특허를 검토하고 관련 정보를 찾을 수 있는 기능을 제공해야 합니다. 
  • 믿을 수 있는 결과: 분석 및 주요 이해관계자와 공유하기 위해 결과를 수집하고 내보낼 수 있어야 합니다.

R&D 기회를 극대화하기 위해, 과학적 조직과 R&D 팀은 신뢰할 수 있으며 효율적인 특허 검색 도구에 대한 투자를 고려해야 합니다.

CAS Scientific Patent Explorer를 통해 보다 혁신적인 IP 통찰력을 확보할 수 있는 방법에 대해 알아보십시오. 웨비나 시청하기

참고 문헌

Harrison, C. 녹색 기술 IP 동향 분석(Analyzing the Green Tech IP Landscape). WIPO 친환경 웨비나 시리즈. 2022년 3월. 3월 15일 기준

 

CAS, 하버드 대학교, 카네기멜론 대학교, 토론토 대학교의 생의학 전문가들이 참여한 3D 프린팅 웨비나

Chia-Wei Hsu , Information Scientist | CAS

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3D 프린팅이 주목을 받은지는 오래되었지만 조직과 장기, 맞춤형 약물 전달, 정형외과 및 바이오프린팅의 환자 치료 방식을 바꾸는 데 주된 요인으로 부상한 것은 최근의 일입니다. 2023년 5월 4일, 하버드 대학교, 카네기멜론 대학교, 토론토 대학교의 전문가들이 CAS가 주관하는 웨비나에 참석하였습니다.

3D 프린팅 기술은 인간의 기능성 조직 및 장기와 같은 복잡한 구조를 정밀하게 제작하고 보다 정밀한 약물 전달 시스템을 통해 맞춤형 의약품을 개발할 수 있는 새로운 방법을 제공함으로써 생의학 분야를 혁신시킬 잠재력을 가지고 있습니다.

첨단 나노공정과 3D 바이오프린팅 접근법을 사용해서 엔지니어링된 피부 이식 및 인공 혈관, 상처 치료, 세포외 기질 단백질 스캐폴드의 최근 개발 현황을 확인해 보십시오. 최근 Insight 보고서에서 생의학 3D 프린팅이 미래의 약물 전달, 피부 이식, 조직 이식, 장기 복원 및 치료 환경을 새롭게 바꾸고 있는 이유를 자세히 알아보십시오. 

웨비나 주요 내용

이 논의를 위한 무대를 마련하기 위해 Chia-Wei Hsu 박사가 새롭게 떠오르는 이 과학 분야의 환경에 대한 견해를 제공했습니다. 간행물과 IP 트렌드를 보면 조직, 제약, 정형외과, 바이오프린팅 등 네 분야가 급속도로 혁신을 거두고 있는 영역으로 꼽히고 있습니다. 이 성장의 핵심은 독자적인 역량을 구축하고 있는 프린팅에 대한 재료 연구와 혁신 기술입니다. 합성, 무기, 천연 재료 등 변화하는 새로운 재료 환경이 계속해서 발전으로 이어지고 있습니다.

Shrike Zhang 박사
Shrike Zhang 박사, 하버드 대학교

Zhang 박사는 프린팅된 구성 내 세포 생존성을 유지할 수 있는 냉동바이오프린팅 기술부터 시작했습니다. 정확한 온도 제어로 냉동판에 바이오잉크가 프린팅되었습니다. 세포 및 생체 적합 재료가 다른 상황에서, 이 냉동바이오프린팅 기술을 사용해서 전반적인 세포 생존성이 유지됩니다. 그는 또한 근육-미세혈관 유닛 또는 근육-힘줄 유닛을 모방하는 다양한 구성을 생성하기 위해 다른 유형의 노즐을 사용해서 냉동판에 수직 냉동바이오프린팅을 표시했습니다. 냉동바이오프린팅은 생의학 관련 요구에 부응하기 위한 미래의 장단기 3D 프린팅 조직 엔지니어링 분야에 초석이 됩니다.

Axel Guenther 박사
Axel Guenther 박사, 토론토 대학교

Günther 박사는 세포와 함께 로드되는 구조화된 생체재료 시트에 대한 몇 가지 예시와 함께 생체재료 시트 압출을 위한 미세유체 프린트헤드에 대한 소개로 강연을 시작했습니다. 그는 또, 핸드헬드 스킨 프린터가 화상을 입은 피부에 생체재료 시트를 부착하는 방법을 시연했으며, 동물 피부에서 피부 조직이 제자리에 형성되는 모습과 동물 피부에 생체재료 및 세포가 전달되는 모습을 보여 주었습니다. 그 결과 이 제자리 미세유체 프린팅 기술이 상처 치료 기간을 단축할 수 있다는 점을 보여 주었습니다.

Adam Feinberg
Adam Feinberg 박사, 카네기멜론 대학교

Feinberg 박사는 프레젠테이션 초반부, 부드러운 재료의 3D 바이오프린팅과 관련한 몇 가지 예시를 제시했습니다. 그는 인간 심장 판막, 멀티스케일 혈관구조, 인간 심장 튜브를 만들 수 있다는 것을 보여주는 자신의 프린팅 기술인, FRESH(Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)에 대해 설명했습니다. FRESH를 활용하면 환자의 필요에 따라 대량 근육 손실에 대한 고정밀 프린팅 스캐폴드가 가능합니다. Feinberg 박사의 연구는 3D 바이오프린팅을 사용한 조직 가공으로 다양한 분야에 맞게 멀티스케일 혈관 구성을 만드는 방식이 발전했음을 보여줍니다.

3D 프린팅과 관련한 상세 Insights 보고서를 다운로드해서 새로운 트렌드를 살펴보고, 새로운 연관성을 파악하고, 3D 프린팅이 어떻게 환자 치료 방식을 바꾸고 있는지 확인해 보십시오. 웨비나 녹화본과 관련 슬라이드는 여기서 확인하실 수 있습니다.

인포그래픽: RNA의 주요 투자 트렌드 및 향후 전망

CAS Science Team

RNA 치료가 COVID-19 백신을 넘어 전반적인 의약품 분야에 혁명을 불러오고 있으며, 암과 감염병부터 간질환/대사질환까지, 잠재력은 무궁무진합니다. 그런데 투자 환경은 성장의 방향성에 대해 어떤 이야기를 하고 있을까요? 최신 인포그래픽에서는 발전하고 있는 이 분야에서 주요 나노입자, 새로운 유형의 RNA 및 변형된 염기 서열에 대한 데이터와 최신 트렌드를 집중 조명합니다. 이 자료를 소셜 네트워크에 공유하고 아래에서 더 자세한 내용을 살펴보십시오.

RNA 치료가 어떻게 의약품에 변화를 가져오고 있는지 보여주는 새로운 인포그래픽

개요서: PEG 면역원성에 대한 이해

CAS Science Team

PRD1 bacteriophage, illustration. Molecular model of the structure of a PRD1 bacteriophage

페길화(PEGylation)는 신약 개발을 개선할 수 있는 획기적인 기술이지만 신약의 효능과 안전성을 저해하는 면역 반응을 일으킬 수 있다는 단점도 있습니다. R&D 분야의 리더들을 위해 작성된 이 개요서는 이 문제를 극복할 수 있는 방법을 제시합니다. 최근 트렌드와 기회, PEG-지질의 구조, LNP의 구성 및 특성, 면역원성과 효율성에 영향을 미치는 제약 매개변수를 간략하게 설명합니다. 자세한 내용을 알아보고 지인들과 공유하세요.

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페길화 지질 나노 입자에 대한 완벽 가이드

Rumiana Tenchov , Information Scientist, CAS

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폴리에틸렌 글리콜의 기능

폴리에틸렌 글리콜(PEG)은 퍼스널 케어 제품에서 의약품에 이르기까지 다양한 용도를 가진 유연하고 독성이 없는 친수성 중합체입니다. PEG-지질은 독소루비신, 이리노테칸, 시스플라틴과 같은 항암 치료제의 의약품 지질 나노 입자(LNP) 제형은 물론 바이온텐/화이자, 모더나가 개발한 메신저 RNA 백신소간섭 치료제 RNA 파티시란에서 널리 사용되고 있습니다. 페길화 의약품의 변형은 세망내피계에서 클리어런스(clearance)를 줄이고 순환 시간을 늘리며 약동학을 개선하고 약물 효능을 강화하기 위해 널리 사용되는 방법입니다.

그러나 연구 결과, 페길화 나노 수송체에 대한 예상치 못한 면역 반응이 확인되었습니다. 다수의 PEG 포함 제형과 관련하여 아나필락시스를 포함한 과민증 반응도 함께 보고되었습니다. 이 기사는 PEG-지질의 다양한 구조적 매개변수가 신약 개발에 있어 그 효능에 대한 LNP의 면역 반응과 활성에 미치는 영향을 알아봅니다.

페길화 단백질에 대한 연구 관심 증가

전세계 페길화 단백질 시장은 향후 5년 동안 크게 확장될 것이며 2028년까지 21억 달러 규모로 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 성장세는 전세계적인 암 발병률 증가가 주된 원인이며 동시에 다른 질병 분야에서도 이 기술의 채택 빈도가 증가하고 있습니다.

페길화 LNP 제형은 다양한 질병 및 질환에 대한 치료 방법으로 폭넓은 연구가 진행되고 있으며 CAS Content CollectionTM에서도 광범위하게 나타나고 있습니다. LNP 응용 사례의 약 2/3(64.5%)가 암과 관련이 있으며 소염제(4.5%)와 항바이러스제(3.9%) 또한 주요 표적입니다(그림 1).

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그림 1. 다양한 질병 및 질환의 치료제로 연구되는 페길화 LNP 제형(CAS Content Collection 참조).

 

폴리에틸렌 글리콜은 저면역원성 물질로 알려져 있습니다. 그러나 특히 단백질, 나노 수송체와 같은 다른 물질과 결합될 때 면역 반응이 시작된다는 증거가 점점 더 많아지고 있습니다. 흥미로운 사실은 항PEG 항체가 체계적인 페길화 치료를 받은 적이 없는 일반 대중에게서 발견된다는 것입니다. 또한 일부 PEG 변형 화합물이 폴리에틸렌 글리콜에 대한 추가 항체를 유도하며 이로 인해 약물 효능과 안전에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

현재까지 미국에서 5천만 건이 넘는 SARS-CoV-2 백신 부스터샷 접종을 마친 상황에서 페길화 LNP를 포함하여 폴리에틸렌 글리콜의 면역 안전성에 대한 몇 가지 의문이 제기되고 있습니다. 화이자-바이온텐(Cominarty®) 및 모더나(Spikevax®) COVID-19 백신을 접종한 직후 소수 인원(2022년 4월 기준 백만명당 2.5–4.7인)에게서 아나필락시스 사례가 보고되었습니다. CAS Content Collection 데이터에 따르면 2021년까지 PEG-지질 및 면역 관련 부정적인 영향과 관련된 문서 건수가 매년 증가하고 있음을 알 수 있습니다(그림 2).

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그림 2. CAS Content Collection에서 항PEG 항체 생성, 빠른 혈액 클리어런스(ABC), 보체 활성화 관련 가성 알레르기(CARPA)와 같은 PEG-지질 면역 유도 부작용과 관련된 문서(특허 및 비특허 포함) 건수의 연간 증가 현황.

페길화 면역원성에 대한 이해

빠른 혈액 클리어런스(‘ABC 현상')는 PEG 결합 물질에서 관찰되는 예상치 못한 면역 반응으로, 페길화 나노 수송체의 빠른 클리어런스(clearance)를 야기합니다. ABC 현상은 반복 투여에서 광범위하게 관찰되며 결과적으로 PEG 결합 물질과 나노 수송체의 효능이 감소합니다.

예상치 못한 또 다른 면역 반응은 CARPA라는 과민 반응으로, 페길화 나노 수송체의 안전을 크게 저해하며 임상 시험에서 페길화 관련 치료의 효능 저하와 관련이 있습니다. CARPA 현상은 보체계 활성화로 인한 비-IgE-중개 가성 알레르기로 분류됩니다.

페길화와 ABC 및 CARPA의 면역 유도 부작용의 관계는 페길화가 이러한 부작용과 관련된 주요 개념임을 강조하는 CAS Content Collection 데이터로 알 수 있습니다(그림 3).

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그림 3. 항PEG 항체 생성, ABC, CARPA와 같은 PEG-지질 면역 유도 부작용과 관련된 주요 개념(CAS Content Collection 참조).
 

PEG-지질 구조의 폴리에틸렌 글리콜 부분은 물을 잘 흡수하고 유연하며 이동이 가능합니다. PEG-지질 화학 구조(그림 4)의 구성 요소는 LNP의 안정성 향상에 기여할 뿐만 아니라 안전과 효능에도 영향을 미칠 수 있습니다.

  • PEG 길이는 면역 안전에 영향을 미치는 주요 구조 요인입니다. 그 영향은 이중적입니다. 즉, 긴 체인 및 짧은 체인 PEG 결합 모두 ABC 현상을 유도할 수 있는 것으로 나타납니다.

  • PEG 길이와 마찬가지로 PEG 밀도(즉 LNP에서 PEG의 비율) 또한 이중적인 영향을 나타냅니다. 그러나 PEG 밀도가 낮은 경우와 높은 경우 모두 ABC 현상이 감소합니다.

  • PEG 아키텍처의 차이도 영향을 미칠 수 있으며 분기형 PEG-지질 결합이 선형 PEG보다 높은 스텔스 특서ㅇ을 LNP에 전달합니다.

  • PEG 입자 체인에 연결되는 기능적 말단기는 면역원성과 클리어런스(clearance) 속도에 영향을 미치는 추가적인 요인입니다.

  • 크기, 표면 전하와 같은 매개변수 또한 면역원성에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 음전하 인지질을 구성하는 페길화 수송체는 보체 활성화를 통해 무전하 소낭보다 큰 자극을 면역 체계에 줄 수 있습니다.

  • PEG 부분처럼, 지질 소수성 체인 구조와 길이는 면역 효과의 정도뿐만 아니라 효능에도 영향을 미칠 수 있습니다.

  • 채택된 특정 지질 고정기(예: 고정기로서의 콜레스테롤)는 순환 시 삼투 시간이 더 길고 전체적인 생체이용률이 더 높은 페길화 LNP를 생성합니다.

  • 지질 결합은 지질 설계 및 성능에 영향을 미치는 중요한 매개변수로, 불안정한 소포 형성을 위해 에스테르 결합을 카르밤산염 결합으로 대체할 수 있습니다.

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그림 4. PEG-지질 구조도. 지질 부분에서는 가장 널리 사용되는 디아킬 소수성 모이어티 대신 콜레스테롤 모이어티를 사용합니다.

 

의약품의 폴리에틸렌 글리콜 안전 및 효능 향상

페길화는 성공적인 약물 전달 시스템 개발을 위한 제약 나노 수송체 변형의 세계적인 표준이 되었지만 LNP와 같은 나노 의약품의 최근 연구 개발에서는 면역 안전이 주된 이슈입니다. 실제로 ClinicalTrials.gov에는 현재 페길화 지질의 안전성을 검사하기 위한 200건이 넘는 임상 시험이 등록되어 있으며 그 대상은 다양한 고형 종양의 페길화 리포좀 독소루비신과 mRNA SARS-CoV-2 백신, Comirnaty®, Spikevax®가 대부분입니다.

항PEG 항체 생성에 영향을 미치는 요인에 대한 이해는 신약 매개체 개발과 치료 효능을 극대화하기 위해 투여 경로와 주사 일정을 조정하는 데 있어 연구원과 임상의 모두에게 중요합니다.

폴리에틸렌 글리콜 관련 면역원성 문제를 해결하기 위해 폴리(옥사졸린), 폴리비닐 알코올, 폴리(글리세롤)와 같은 일련의 대체 중합체를 조사했습니다. 입증된 이점에도 불구하고 아직까지 LNP의 약동학적 성능 강화 관점에서 PEG보다 우수성이 입증된 약물은 없으며 고유의 과민증 위험을 내포하고 있습니다. 양성 이온 중합체, 친수성 중합체 등 폴리에틸렌 글리콜의 스텔스 속성을 모방하는 다른 대체 중합체가 현재 개발 단계에 있습니다.

최근 연구를 통해 면역원성에 기여하는 많은 요인이 밝혀졌지만, 나노 의학품의 면역 독성은 나노 기술, 면역학, 약리학 간의 광범위한 협업이 이루어질 수 있는 미개척 연구 분야입니다. 이 분야의 지식을 개선함으로써 바람직하지 않은 면역 반응을 줄이고 페길화 의약품의 안전과 효능을 강화하는 최적의 제약 제형 개발에 도움을 줄 수 있습니다.

CAS 개요서 또는 상호 심사를 거쳐 심도 깊게 작성된 생체 접합 화학 학술 간행물을 읽어보십시오.

지속 가능한 의료용 포장재를 개발하는 다섯 가지 방법

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오늘날에는 개인과 대기업을 불문하고 많은 사람들이 보다 지속 가능한 제품과 처리 공정으로 전환하는 방법을 모색하고 있습니다. 폐기물을 최소화하고 재활용 가능한 생분해성 재료의 사용을 우선시하는 친환경 포장재가 생활 곳곳에서 새로운 기준으로 자리잡았습니다. 그런데 지속 가능한 의료용 포장재를 만드는 것과 관련해, 업계는 전에 없던 다양한 과제에 직면하고 있습니다.

플라스틱 제조업체는 의료기기 제조업체와 의료진을 위한 포장재 옵션을 개발함으로써 지속 가능성을 높이는 데 크게 일조하고 있습니다. 의료기기와 관련한 까다로운 요구를 완벽하게 충족할 수 있는 혁신적인 포장재 솔루션을 설계해야 하는 상황에서, 의료용 포장재의 지속 가능성을 높이는 것이 가능할까요? 저희는 당연히 가능하다고 생각합니다.

1. 사용 줄이기, 재사용, 재활용

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업계 특성에 따른 고유한 지속 가능성 관련 과제가 존재하기는 해도, 의료 부문의 몇몇 영역에서 고전적인 방식으로 지속 가능성을 개선할 수 있습니다. 이러한 첨단 기술 비즈니스의 경우 보다 일반화된 지속 가능성 옵션을 그다지 중요하지 않게 여길 수 있지만 이 옵션은 여전히 균형 잡힌 접근법에 도움이 됩니다.

보다 일반적인 지속 가능성 정책에는 다음이 포함됩니다.

  • 불필요한 포장재를 줄이고 필요한 포장재의 수를 최소화하는 보다 전략적인 브랜딩 방식을 채택합니다.
  • 재사용 가능한 용기를 포함한 제품 라인을 설계하고 재사용을 장려하기 위한 제품의 '리필' 버전을 만듭니다.
  • 매립 폐기물 발생량을 줄이기 위해 포장재에 재활용 가능한 재료나 생분해성 재료를 사용합니다.

이러한 정책은 플라스틱 업계와도 관련이 있습니다. 기존의 플라스틱은 생분해가 불가능하며, 사용 시 폐기물 매립과 미세플라스틱 오염을 통해 환경에 악영향을 미칩니다. 요즘은 환경에 미치는 악영향을 피하기 위해 포장재의 수를 줄이고 플라스틱을 재활용하거나 생분해 대체제를 사용하는 추세입니다. 따라서 플라스틱 포장재의 미래를 위해서는 새로운 중합체와 재활용 방법을 개발하는 것이 굉장히 중요합니다.

최근에 진행한 실험에서는 플라스틱 기술이 한층 더 발전된 모습을 보였으며 다음과 같은 방식으로 지속 가능한 의료용 포장재에 활용될 수 있습니다.

이러한 기술 발전에서는 비용효율성과 확장성이 아주 중요한 역할을 합니다. 해중합 효소를 PET 분해에 사용하는 사례를 예로 들 수 있는데, 나뭇잎 퇴비 큐틴 분해효소와 같은 효소는 높은 온도에서 성질이 변하기 때문에 확장성이 제한적입니다. 다행히 PET 분해 슈퍼 효소인 PET 가수분해효소(PETase) 같은 새로운 기술의 개발을 통해 재정적, 환경적으로 지속 가능한 확장성을 확보할 수 있습니다.

2. 지속 가능한 무균 포장재 개발

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의료용 포장재의 지속 가능성과 관련해 주된 과제 중 하나는 바로 무균 포장입니다. 환자의 안전을 위해 내용물은 반드시 무균 상태를 유지해야 합니다. 포장재가 무균 보호 관련 ISO 표준을 준수해야 합니다. 따라서 쉽게 모양을 변형시킬 수 있으며 완벽한 밀봉, 방수, 비반응 무균 환경을 제공하는 플라스틱이 적합한 무균 포장재 재료로 손꼽힙니다.

하지만 이러한 포장재의 다수는 일회용이며 재활용이 불가능해 엄청난 양의 폐기물을 만들어 냅니다. 2022년 독일의 한 병원에서 진행한 연구에 따르면, 하루에 환자 한 명당 배출하는 폐기물 중 16g이 플라스틱 포장재인 것으로 나타났습니다. 엄청난 양의 플라스틱을 포장재로 사용하고 있는 이 상황을 해결하기 위해서는 혁신이 반드시 이루어져야 합니다.

그러나 지속 가능한 의료용 무균 포장재를 개발하는 것은 플라스틱 업계만의 과제가 아닙니다. 많은 제조업체들이 재활용 가능한 플라스틱의 사용을 추진해 왔지만, 재활용을 위해서는 이 지속 가능한 흐름을 장려할 수 있는 인프라가 필요합니다. 예를 들어, 수술실에서 수술이 시작된 후 개봉한 포장재는 생물학적 위험이 있는 폐기물로 분류해야 합니다. 재활용을 위해서는 포장재를 개봉하여 별도의 쓰레기통에 버리고 환자가 수술실로 들어오기 전에 쓰레기통을 치워야 합니다. 대다수의 경우 이러한 수칙은 어려운 것이 아니지만, 의료진이 수술실에서 이러한 변화를 적극적으로 수용해야 합니다.

무균 포장재를 재활용하는 것이 불가능에 가까운 경우, 플라스틱 제조업체는 한발 더 나아가 최대한 플라스틱 사용량을 줄이거나 플라스틱 내용물을 다른 재료로 대체할 수 있습니다. 꼭 필요한 부분에만 플라스틱 포장재를 사용하거나 다음을 포함한 바이오플라스틱 대체재를 개발하여 이러한 목표를 달성할 수 있습니다.

전분 식물 전분에 가소제를 추가하여 트레이 같이 수명을 제어할 수 있는 유연하거나 단단한 제약 포장재를 만들 수 있습니다.
셀룰로스 식물성 셀룰로스는 여러 바이오플라스틱을 만드는 데 사용되며, 실험실과 제약 업계에서 사용하는 아세트산셀룰로스를 예로 들 수 있습니다.
키틴/키토산 무척추동물이나 효모에서 얻어 항균성 포장재에 사용되는 키틴은 탈아세틸화로 키토산이라는 파생물을 얻을 수 있습니다. 
자일란 식물 세포벽과 조류에서 얻을 수 있으며 제약 포장재를 만드는 데 쓰입니다.
 
단백질 다양한 식물과 동물에 포함되어 있으며 곁사슬을 수정하여 포장재에 사용되는 합성 중합체를 생성합니다.

이러한 바이오플라스틱 대체제의 추세를 분석해 보면, 지난 20년간 여러 학술지와 특허 간행물에서 전분 기반 바이오플라스틱이 가장 많은 주목을 받았습니다(아래 그림 참조). 키토산도 여러 학술지와 특허 간행물에서 언급되는 횟수가 증가하며 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 석유를 사용하지 않고 생물학적 위험이 있는 폐기물에서 소각 시 유해 폐기물이 생성되지 않는 바이오플라스틱을 개발하면 의료용 무균 포장재의 미래에 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

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석유를 사용하지 않고 생물학적 위험이 있는 폐기물에서 소각 시 유해 폐기물이 생성되지 않는 바이오플라스틱을 개발하면 의료용 무균 포장재의 미래에 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

3. 보호용 포장 재료 변경

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지속 가능한 의료용 포장재의 전반적인 목표가 포장재 수를 최대한 줄이는 것이지만, 손상되기 쉬운 장비를 운송하기 위해서는 일반적으로 많은 양의 보호용 포장재가 필요합니다. 손상되기 쉽거나 민감한 의료기기는 흔히 고가이며 대체 불가능한 경우가 많아 운송 시 문제가 없도록 안전하게 포장해야 합니다.

이 경우 포장재의 수를 줄일 수 없기 때문에 지속 가능한 재료를 전략적으로 선택해야 합니다. 이때 널리 사용되는 폴리스티렌은 매립 폐기물을 생산하고 미세플라스틱 오염을 초래하는데, 다행히 의료기기 제조업체들이 채택할 수 있는 지속 가능한 포장 옵션이 이미 존재합니다. 포장재는 대체로 재활용 재료나 생분해성 재료를 사용해서 만들 수 있으며 종이 버블 랩, 판지 조각, 땅콩 모양 생분해성 스티로폼을 사용합니다.

포장 재료는 주로 부피를 기준으로 삼으며 생물학적 위험에 오염될 확률이 낮아 플라스틱 제조 관련 순환율이 개선됩니다. 기업에서 포장재를 재사용하고 많은 양의 폐기물을 새로운 포장 재료로 재활용할 수 있는 방법을 찾는다면, 플라스틱 기반 포장재의 수명 주기를 대폭 늘릴 수 있을 겁니다.

그러기 위해서는 의료 부문 전반에서 포장 재료를 재사용하기 위한 계획을 마련하고 플라스틱 제조 기업이 새로운 포장재를 만들고 기존의 포장재를 재활용할 수 있는 재활용 파이프라인을 개발해야 합니다. 포장재 공급업체는 다 쓴 자사 포장재를 충전 재료로 활용할 수 있는 순환형 재활용 방식을 개발하여 지속 가능성을 높이고 새로운 수입원을 확보할 수 있습니다.

4. 온도 제어식 운송 혁신 실현

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의료 업계에서 포장재는 단순히 보호 용도에서 끝나지 않습니다. 특정 온도를 유지하는 포장재에 넣어 운송해야 하는 제품들이 많습니다. 이러한 상황으로 인해 지속 불가능한 냉장 방식과 단열 재료를 널리 사용하기 때문에 지속 가능한 의료용 포장재를 개발하는 것이 더욱 어렵습니다.

포장 재료와 마찬가지로, 재활용 가능한 재료나 생분해성 재료를 사용해 단열 포장재의 지속 가능성을 개선할 수 있습니다. 보다 효율적인 단열 재료를 개발하여 전반적인 단열 규모를 줄이면 지속 가능성을 한층 더 높일 수 있습니다. 따라서 보다 효율적이고 친환경적인 단열 재료를 만들기 위한 새로운 중합체의 개발이 플라스틱 제조업체에게는 유의미한 기회일 수 있습니다.

판지 같은 플라스틱 대체제나 재활용 가치가 높은 플라스틱을 사용한 지속 가능한 단열 재료들을 시장에서 만나볼 수 있게 되었지만, 여전히 의료 부문의 고유한 요구를 완벽하게 충족할 만큼 효과가 뛰어나고 지속 가능한 단열 재료는 아직 개발되지 않았습니다.

단열과 마찬가지로, 콜드 체인 유통 또한 온도 제어식 배송 서비스와 냉동고를 필요로 합니다. 포장재의 단열 효과가 개선되면 제품을 실온에 보관할 수 있는 시간이 늘어나면서 많은 에너지 비용을 소모하는 냉장 방식에 대한 의존성을 낮출 수 있습니다.

5. 수명 주기 지속 가능성 보장

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재료의 사용은 지속 가능한 의료용 포장재 개발의 한 부분에 지나지 않습니다. 재료의 수명 주기 전반에서 지속 가능성을 보장할 수 있어야 합니다. 플라스틱 제조업체는 재활용 가능한 중합체 또는 생분해성 중합체를 개발하는 과정에서 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다.

  • 원료의 희소성.
  • 운송.
  • 제조 에너지 소모량.
  • 재활용 접근성 및 부산물.

바이오플라스틱의 경우, 식물성 대체제가 완벽한 지속 가능성을 갖추었다고 널리 알려져 있습니다. 그러나 이러한 재료를 공급하려면 지속 및 재생 가능한 농업이 전분, 셀룰로스, 자일란, 키틴, 단백질 기반 중합체의 사용을 뒷받침해야 합니다.

PLA(폴리젖산) 플라스틱은 식물 전분으로 만들어지며, 예전에는 퇴비화가 가능한 플라스틱의 탄소중립적 대체제라고 홍보했습니다. 하지만 얼마 지나지 않아 다른 폐기물과 분리해서 배출한 뒤 특수한 퇴비화 시설로 보내야 한다는 문제로 PLA의 실제 지속 가능성에 대한 비판이 제기되었습니다. 엄밀히 따지면 해당 시설에서 PLA가 분해되기는 하지만, 분해 과정이 재활용에 더 가까워 기존의 플라스틱과 수명 주기가 유사합니다.

이러한 PLA의 사례는 전체 수명 주기를 고려하여 새로운 지속 가능한 재료를 설계하는 과정이 얼마나 중요한지 보여 줍니다. 새로운 재료의 실질적인 지속 가능성을 보장하면 장기적으로 해당 재료의 가치와 대중성을 유지하는 데 도움이 될 것입니다.

지속 가능한 의료용 포장재의 실현 가능성

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비록 플라스틱 제조업체들이 쉽게 손상되거나 온도에 민감한 의료 제품, 무균 의료 제품 관련 요구 사항에 대한 과제를 극복해야 하지만, 혁신을 위한 가능성과 기회는 결코 적지 않습니다. 새로운 바이오플라스틱과 새로운 플라스틱 재활용 기술을 개발하면 지속 가능한 의료용 포장재 개발이라는 목표에 한발 더 가까워지게 됩니다. 포장재 수명 주기 전반에서 재활용과 지속 가능성에 초점을 맞추기 위해 의료기기 제조업체와 의료진이 마련한 계획과 이러한 기술을 함께 활용하면 의료 부문의 지속 가능성을 높히는 혁신을 실현할 수 있습니다.

상호 심사를 거친 학술지: PEG 면역원성과 백신 안전

CAS Science Team

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지질 나노 입자는 최근 COVID-19 백신의 성과부터 신약 개발 메커니즘의 유명 사례까지 신약 개발의 가능성을 재정립했습니다. 그러나 고려해야 할 문제도 있습니다. 면역 반응이 페길화 지질 나노 입자의 안전과 효능을 저해할 수 있기 때문입니다. 임상 파이프라인을 흥미로운 새로운 RNA 치료법으로 구성할 수 있다면 이 문제를 극복할 수 있는 방법은 무엇일까요? 상호 심사를 거친 생체 접합 화학 분야 간행물을 통해 새로운 동향 및 기회, 과제를 자세히 알아보십시오.

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