엑소좀은 세포가 정상적인 생리 활동이나 특정 병리 상태에서 방출하는 나노 크기의 세포외 소포체로, 지질 이중층 막으로 둘러싸여 있습니다. 처음에는 인간 혈장에서 “혈소판 더스트(platelet dust)”로 발견되었으나, 이후 대부분의 진핵세포에서 분비되어 광범위한 생리적 및 병리적 과정에 관여한다는 사실이 밝혀졌습니다.
이전 블로그에서는 엑소좀 연구 현황을 개괄하고 엑소좀을 약물 전달 및 진단에 활용할 수 있는 잠재적 방법을 소개했습니다. 3부작 블로그 시리즈의 마지막 편인 이번 글에서는 이 역동적인 분야에서 진행 중인 엑소좀 연구의 폭넓은 범위를 조명하고, 주요 발전 사항과 향후 전망을 살펴봅니다.
치료용 엑소좀 연구의 주요 기업
엑소좀을 치료에 활용하는 기업의 수가 급격히 증가하고 있으며, 전임상 및 임상 단계의 기업들이 엑소좀 치료제 파이프라인을 활발히 추진하고 있습니다. 인간이 큐레이션한 최대 규모의 과학 지식 데이터베이스인 CAS Content Collection™의 데이터를 활용하여, 이러한 치료제 기업들이 집중하고 있는 표적 질환을 분석했습니다. 그 결과, 엑소좀 연구에서 가장 비중이 높은 표적 질환은 암, 신경 및 신경퇴행성 질환, 폐 질환, 상처 치유인 것으로 나타났으며, 이는 해당 분야에 다수의 엑소좀 후보 물질이 존재함을 시사합니다 (그림 1). 대부분의 엑소좀 플랫폼 기업은 여러 치료 영역을 아우르는 포트폴리오를 보유하고 있지만(예: VivaZome, Avalon Globocare, Vitti Labs), Kimera Labs와 같이 피부 재생 및 상처 치유 분야에 특화된 기업도 있습니다.
전임상 엑소좀 연구에 투자하는 기업들을 평가해 보면 미국이 다양한 치료용 엑소좀 제품 파이프라인을 앞세워 시장을 주도하고 있습니다. 캘리포니아에 본사를 둔 바이오 기업 Capricor Therapeutics는 심장구 유래 세포 엑소좀, 엔지니어링 엑소좀, 코로나19용 엑소좀 기반 백신 등 다수의 엑소좀 플랫폼을 개발 중입니다. 이들의 엑소좀 플랫폼은 아직 전임상 단계에 있지만, 여러 적응증에서 유망한 데이터를 확보했으며 다른 학술 기관과 협력하여 엑소좀 연구를 가속화하고 있습니다. 화장품 분야에 집중하는 기업으로는 Exocel Bio와 Florica Therapeutics가 있으며, 이들은 미용 및 노화 방지를 위한 재생 줄기세포 유래 엑소좀 치료제를 연구하고 있습니다.
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진단용 엑소좀 연구: 현재의 진척 상황과 향후 방향
이전 블로그에서 살펴본 바와 같이, 엑소좀은 내구성, 특이성, 민감도 등 이상적인 바이오마커가 갖추어야 할 여러 특성을 지니고 있습니다. 따라서 바이오마커 및 진단 검사 분야에서 엑소좀의 활용은 연구 관심도가 높아지는 분야입니다. 연구가 아직 초기 단계임에도 불구하고, 여러 기업이 특히 암 분야에서 전임상 엑소좀 연구를 수행해 왔습니다. 대표적인 사례로는 조기 암 진단을 위한 Halo 검사를 개발한 Mercy Bioanalytics와, 글리피칸-1 양성 순환 엑소좀을 이용해 췌장암을 조기에 진단하는 연구를 수행 중인 텍사스 대학교 MD 앤더슨 암 센터가 있습니다.
기관들은 다른 치료 영역에서도 진단 분석법을 최적화하고 있습니다. 예를 들어, 미국 하버드 의과대학과 중국 원저우 의과대학의 협력 연구팀은 눈물 엑소좀 신속 분리 분석 시스템(iTEARS)을 도입하여 안구건조증 및 당뇨망막병증의 분자 진단 가능성을 확인했습니다. 신경퇴행성 질환 또한 엑소좀 바이오마커 연구의 핵심 분야입니다. 샌프란시스코 캘리포니아 대학교(UCSF) 의료 센터 연구진은 초기 알츠하이머병 진단에 기여할 수 있는 바이오마커 패널을 발견했습니다.
임상 시험 중인 엑소좀 치료제
현재 https://clinicaltrials.gov에 등록된 엑소좀 치료제 관련 임상 시험은 총 59건입니다. 엑소좀 치료제 연구가 가장 활발한 질환은 폐 질환(11건), SARS-CoV-2 감염(9건)이며, 암, 심장 질환, 신경 질환이 각각 4건씩 뒤를 잇고 있습니다. 이러한 질환과 관련된 주요 임상 시험은 표 1에 정리되어 있습니다. 치료제 임상 시험에 대한 더 자세한 목록은 최근 발행된 엑소좀 인사이트 보고서(Exosome Insight Report)를 참조하십시오.
표 1. 주요 엑소좀 치료제 임상 시험
임상 시험 중인 엑소좀 진단 기술
현재 https://clinicaltrials.gov에는 엑소좀을 진단에 활용하는 임상 시험이 총 208건 등록되어 있습니다. 이 중 절반 이상(108건)이 엑소좀을 이용한 암 진단 관련 연구입니다. 그 외 신경 질환(15건), 심혈관 질환(13건), 폐 질환(6건) 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 질환의 조기 진단은 예후 개선에 매우 중요합니다. 엑소좀을 활용한 진단 임상 시험이 다수 진행되고 있다는 점은 질병 조기 진단에 있어 엑소좀이 가진 가치와 이점을 잘 보여줍니다. 표 2는 이러한 질환의 엑소좀 진단과 관련된 기업, 의료 센터 및 대학을 정리한 것입니다. 진단 관련 임상 시험의 더 자세한 목록은 최근 발행된 엑소좀 인사이트 보고서를 참조하십시오.
표 2. 주요 엑소좀 진단 임상 시험
임상 시험에서의 질병 표적으로서의 엑소좀
엑소좀을 표적으로 활용하는 것은 질병 치료를 위해 탐구되고 있는 또 다른 분야입니다. 캘리포니아에 본사를 둔 임상 기업인 Aetholon Medical은 'Hemopurifier'라는 연구용 의료 기기를 설계했습니다. Hemopurifier는 순환 엑소좀을 표적으로 삼아 바이러스, 박테리아 독소 및 암 엑소좀을 포획하여 질병을 치료합니다. 현재까지 Aetholon은 Hemopurifier를 사용하여 에볼라, C형 간염, HIV 및 코로나19 환자를 치료해 왔습니다. 이들의 현재 진행 중인 두 가지 임상 시험은 표 3에서 확인할 수 있습니다.
표 3. 질병 치료를 위해 엑소좀을 표적으로 하는(물리적 제거) 주요 임상 시험
엑소좀 연구의 미해결 과제 극복
엑소좀은 매우 흥미로운 연구 분야이며 진단 및 치료 용도 모두에서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 엑소좀의 임상적 적용은 유망함에도 불구하고 현재 지식의 공백으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 따라서 향후 연구는 엑소좀 생합성 및 흡수 기전을 정확히 규명하고 표적 세포와의 상호작용을 밝히는 데 우선순위를 두어야 하며, 이는 연구자들이 치료적 잠재력을 발전시키는 데 도움이 될 것입니다. 엑소좀 연구에서 극복해야 할 또 다른 핵심 과제는 현재의 엑소좀 분리 기술이며, 이러한 공정의 표준화 부족이 임상적 활용을 지연시키고 있습니다. 마지막으로, 파이프라인에 있는 다양한 엑소좀 응용 분야를 고려할 때, 개발 계획 수립을 가능하게 하려면 구체적인 규제 분류 및 관할권 문제를 명확히 해야 합니다.
해결해야 할 중요한 지식 공백이 남아 있지만, 엑소좀 연구는 수많은 질병 치료에 있어 상당한 기회를 제공합니다. 우리는 '혈소판 먼지'에서 시작하여 먼 길을 걸어왔습니다.
더 자세한 내용은 최근 발행된 엑소좀 인사이트 보고서를 참조하십시오.
