2018 유전자 치료제의 새로운 도약기(3)

Summary
DNA 염기서열, DNA Sequencing의 중요성
DNA Sequencing 관련 기업 소개

스타 매니저였던 에셋플러스의 강방천 회장은 2000년대 초 껌이 잘 팔리는 것을 보고 껌 만드는 회사를 산 게 아니라 은박지 만드는 회사를 사서 큰 수익을 거두었다고 합니다. 항상 투자자는 단면만을 보는게 아니라 한번 더 생각 해보고 이면을 봐야 한다는 것을 알려주는 좋은 예시인 것 같습니다.
지난 두 주간에 걸쳐서 유전자 치료제, 유전자 가위에 대한 개괄적인 소개를 드렸습니다. 그리고 그 높은 성장성과 치료 효과에 대해서도 말씀드렸습니다. 유전자 기반 치료가 발전하려면 결국 유전자의 염기서열을 알아내는 것이 중요합니다. 이번주 위클리에서는 마지막으로 유전자 치료에서 중요한 플랫폼 기술이 될 수 있는 DNA sequencing에 대한 소개를 드리고자 합니다.

DNA 염기서열

우선 DNA Sequencing의 중요성을 이해하려면 DNA에 대한 기본 구조와 역할에 대해서 다시 집고 넘어갈 필요가 있습니다. DNA에는 모두 22개의 상염색체(Chromosome)와 1개의 성염색체(X,Y chromosome)가 있습니다.
아래 그림처럼 22권의 전집과 1권의 별책 부록을 가지고 있는 백과사전을 DNA라 할 때 한 권 한 권의 책이 '염색체(Chromosome)'에 해당됩니다. 각 권의 책에는 무수히 많은 페이지가 있는데, 이것을 ＇염색체 위치(Chromosome region)＇라 부릅니다.
이는 유전자의 위치를 쉽게 찾기 위한 인위적인 분류에 해당합니다. 각 페이지에는 여러 개의 문장이 있는데 이처럼 한 문장은 유전자(gene)에 해당합니다. 유전자는 세포의 기능을 담당하는 최소의 단위, 즉 한 단백질을 전사(translation)하는 최소한의 ＇염기(base)＇ 단위를 말합니다. 여기서 염기는 문장을 이루는 글자에 해당하며 A(Adenosine), G(Guanine), T(Thymine), C(Cytosine) 네 종류가 있습니다. 유전정보를 담고 있는 물질인 DNA가 A/T, C/G 등 4가지 염기의 다양한 조합으로 이루어져 있으므로, 이들 염기의 결합 순서를 파악하면 각 생물이 가지고 있는 고유한 염기 배열을 알 수 있습니다.
정리하면, 인간의 DNA에는 모두 30억 개의 글자, 즉 염기가 있으며(실제로는 부모로부터 각각 물려받아 쌍을 이루어 존재합니다, 약 3만 개의 문장(유전자)이 23권의 책(염색체)에 담겨 있습니다.

DNA Sequencing

DNA는 중요한 유전적 정보를 담고 있는 한권의 백과사전과 같다고 말씀드렸습니다. 이 백과사전들은 한 사람의 근원을 밝히는데 매우 중요한 정보들을 담고 있습니다. DNA안에 있는 염기의 서열을 알게 되면 인체 내의 모든 생명 현상을 이해하고 예측할 수 있습니다. 또, 게놈 지도를 바탕으로 유전자 기능을 분석하면, 어떤 유전자가 어떤 병에 결정적 영향을 미치는지도 밝힐 수 있습니다. 때문에 췌장암으로 세상을 떠난 스티브 잡스도 자신의 병을 치료하기 위하여 자신의 DNA의 순서를 밝히고자 의뢰하였습니다. 이처럼 DNA의 순서를 밝히는 것을 DNA Sequencing이라고 합니다.

DNA Sequencing의 중요성

앞서 말했던 유전자 가위나 유전자 치료제들은 모두 잘못된 유전자를 바로잡는 것이 목적인 치료법들이었습니다. 결국 핵심은 잘못된 유전자를 찾는 데서 출발합니다. 향후 새로운 유전자 치료법을 개발하려면 특정 위치의 유전자가 어떤 형질을 나타내는지 잘 알아내는 것이 중요하다고 생각합니다. 특정 위치의 유전자가 나타내게 될 형질을 과학적으로 분석하는 것 그것이 바로 DNA Sequencing입니다.
DNA Sequencing은 과거 시간도 많이 걸리고 비용도 많이 들었습니다. 2000년대는 사람의 DNA를 밝히는데 10년 이상 30억달러를 사용하였는데, 최근에는 15분 1000달러까지 그 비용이 낮아진 상황이라 상업화의 가능성은 점점 더 높아지고 있습니다.

DNA와 항암치료

2017년 10월 18일 요코하마 학회에서 한미약품이 기술수출한 포지오티닙이라는 표적항암제의 중간임상 결과는 매우 놀라웠습니다. Exon20에 결핍이 잇는 항암제 중간데이터를 공개하였는데 해당기간동안 치료받은 환자의 78%가 종양의 크기가 줄어드는 성능을 보였기 때문입니다.
비소세포성 폐암환자 중 Exon20 유전자 돌이변이가 있는 경우에는 무진행생존기간이 2개월에 불과할 만큼 매우 치료가 어려운 병이었습니다. 기존에 EGFR을 타겟으로 하는 항암제인 타세바, 타그리소 등을 사용하였을 때 객관적 용해율이라 불리는 ORR 수치가 8%수준으로 전체환자의 8%만이 효과가 있었는데 포지오티닙의 경우 그 수치를 78%까지 끌어올린 것이었습니다. 당시 임상 결과 발표 후 한미약품은 주가가 급등 했습니다.
DNA Sequencing을 통하여 개별 환자의 DNA를 분석하여 유전자 돌연변이 유무를 잘 분석하면 위의 사례처럼 같은 암환자라도 유전자 돌연변이에 따른 세분화된 치료법을 통해 치료율을 높일 수 있습니다.

DNA Sequencing 관련 대표기업 소개
Illumina
시가총액 : 36.7Billion $

일루미나는 유전자 분석과 관련하여 전세계 M/s 70%정도를 보유한 독점적인 기업입니다. 2007년 Solexa라는 초기 게놈프로젝트 연구에 참여했던 기업을 인수하면서 규모가 성장하게 되었습니다. 일루미나는 독자적인 유전자 분석장비와 시료공급을 통해서 꾸준히 매출을 올리고 있습니다. 일루미나는 현재 ‘형광물질’을 이용한 기술을 기반으로 NGS Platform 구축에 성공했으며, 이를 통해 분자진단 기술을 보유하고 있는 타 업체들 대비 ‘Error율’을 현격히 낮추면서도 의사들이 간편하게 유전자 변이 여부를 검사할 수 있도록 서비스를 제공하고 있습니다. 필요한 H/W와 시약, Chip등의 소모품과 Data분석에 필요한 S/W tool까지 제공하기 때문에 일회성인 장비매출이 아닌 지속적인 매출성장이 나오고 있습니다.
독점적인 기술력을 토대로 높은 경제적 해자와 비즈니스모델을 구축한 것이 매우 큰 장점입니다.
2017년 11월에는 성능과 비용측면에서 향상된 유전질환 검사패널인 Nextseg550DX가 미국의 FDA승인을 받아 올해 역시 매출성장이 기대되는 상황입니다.

의외로 기술의 진보는 사람의 예상보다 빠른 속도로 이루어 집니다. 특히 그 기술이 Data의 양과 계산에 기반하는 것이라면 발전하는 속도는 기하급수로 빨라집니다. 그런 측면에서 DNA Sequencing산업은 가장 빨리 성장하는 분야 중에 하나가 될 수 있지 않을까 생각해봅니다.

사피엔스에는 이런 구절이 나옵니다.

“역사의 몇 안되는 철칙 가운데 하나는 사치품은 필수품이 되고 새로운 의무를 낳는 경향이 있다.“

안젤리나 졸리, 스티브잡스와 같은 유명인사들만의 사치품으로 여겨졌던 DNA Sequencing이 앞으로는 분석 기술의 진보로 더 적은 시간 더 적은 비용으로 자신의 DNA를 확인하고, 질병의 원인을 파악할 수 있는 그날이 하루 빨리 오기를 기원해 봅니다.