티움바이오 반기보고서 (2021.06)
3. 원재료 및 생산설비

당사는 신약개발 관련 디스커버리 단계에서부터 임상 초기단계까지 연구개발을 수행하고 기술이전을 통해 수익을 창출하는 바이오벤처기업으로 최종 제품을 직접 제조하고 판매 및 마케팅을 수행하는 기업은 아닙니다. 따라서, 현재 당사는 제품의 생산과 관련한 시설이나 인프라를 내부에 구축한 상황은아니며, 비임상 및 임상시험에 필요한 원제 및 완제의 생산은 모두 일정기준을 충족하는 CMO(Contract Manufacturing Organization)를 통해서 외주가공 형태로 제조하고 있습니다. 당사는 희귀/ 난치성 질환에 대한 치료제를 연구개발하는 기업으로서, 목표하고 있는 질환 의 치료 목적을 위해 저분자 합성의약품 및 바이오의약품 양 분야 로 신물질신약을 발굴할 수 있는 역량이 당사가 보유하고 있는 생산 능력을 의미합니다.

(1) 당사의 신약 창출 시스템

당사는 당사의 핵심연구진들이 연구개발활동을 통해 내재 화시킨 합성 신약 및 바이오 신약창출 시스템을 통해, 질환을 치료할 수 있는 Target의 선정 및 이들 Target을 제어 및 조절할 수 있는 혁신 신약을 연구, 개발 중에 있습니다. 당사가 보유한 합성 신약 및 바이오 신약 창출 시스템은 다음과 같습니다.

가) 저분자 합성 신약 창출 시스템

저분자 합성 신약의 연구 개발 과정은 크게 Discovery(연구)와 Development(개발)의 여러 단계로 구분할 수 있으며, 아래 그림과 같이 요약할 수 있습니다. Discovery 단계 에서는 단계별로 요구되는 핵심 지표를 달성함으로써 최적화된 후보 물질을 도출하게 되며 이후 임상에서 약효 및 안전성에 대한 입증을 거쳐 발매에 이르게 됩니다. 합성 신약 개발의 전 과정은 과학적 지식에 기반을 두고 창의적 사고와 통찰력에 바탕을 둔 Ideation과 효율적인 합성 및 스크리닝 시스템으로부터 안전성-약효-물성에대한 최적의 균형을 찾아가는 과정으로 볼 수 있으며 특화된 개발 전략과 결합할 때 성과를 극대화할 수 있습니다.

당사 합성신약 연구진은 면역항암/섬유증 치료제와 자궁내막 증/자궁근종 치료제로 대표되는 목표 질환군을 설정하고, 과제 기획에서부터 Discovery 및 Development에 이르기까지 전 과정에서 요구되는 핵심 역량 및 노하우를 습득, 발전시켜 내재화하였습니다. 특 히, 물질 디자인/합성, 약효/독성 평가, 제형화, 임상 개발 분야에서 고도의 전문 역량 및 협력을 필요로 하는 합성 신약 개발에서 당사만의 독창성과 속도감을 유지하기 위한 핵심 시스템 및 기술은 다음과 같습니다.

[저분자 합성신약 창출을 위한 기반 기술]

구 분	내 용

'3D Mapping Assisted Rational Drug Design (MARD)'에 의한
분자모델링을 통한 유효물질 도출 기술	당사의 유효물질 도출은 3D Mapping Assisted Rational Drug Design (MARDD)에 기반하며, 3D mapping은 활성이 우수한 선행 화합물군의 active conformer들이 공통으로 점유하는 3차원 공간을 정의하고, 이에 잘 결합할 수 있는 최적의 scaffold를 계산적으로 찾거나 선행하는 core scaffold를 중심으로 최적의 fragments를 배열하여 생리활성과 물리화학적 특성을 동시에 최적화하는 기술입니다. 이 기술에 과학적 지식과 경험에 바탕한 rational design을 접목시켜 독창적이며 druggability를 가지는 유효물질 수준에서 한 단계 더 나아간 선도물질(Lead 화합물) 수준의 신규물질을 빠르게 도출이 가능합니다.

개발물질의 염/결정화 개발 기술	개발물질의 다른 염/결정 형태로부터 나타내는 용출속도, 물리화학적 안정성, 흡습성, 겉보기 밀도의 차이는 생산성, 제형성 및 생체이용률에 중대한 영향을 미칩니다. 따라서 개발 물질의 생산성 및 제형화 용이성을 극대화하고 더 나아가 개발물질 특허권에 대한 확장 또는 방어 수단으로 활용하기 위해 개발물질의 다양한 염 및 결정 형태를 스크리닝하고 특성화하는 것은 매우 중요합니다. 따라서, Discovery 단계에서부터 개발물질의 물리화학적 특성에 대해 규명하여 염 및 결정 형태를 탐색/도출해나가야 하며 이는 궁극적으로 가장 안정하고 이상적인 형태의 원료 의약품(API)을 도출하고 효율적인 프로세스 개발에 기여하게 됩니다.
먼저 개발 물질 고유의 물리화학적 특성를 반영하여 약학적으로 허용가능한 염 및 용매 매트릭스군을 설정하고 다양한 결정 형성 조건에서 스크리닝을 통해 유리염기, 염 및 용매화물에 대한 결정성을 확인한 후 결정형 평가, 물리화학적 안정성 평가를 통해 우수한 군을 도출한 후 마지막으로 생체이용률을 평가하여 최종 제형을 결정합니다.

약효 평가 시험법	각 파이프라인이 해당 적응증에 약효가 있는지 평가하는 것은 신약 개발의 가장 핵심적인 사항으로, 약효 평가를 위한 다양한 시험법에 대한 지식과 경험이 부족할 경우 비효율적인 후속 연구 개발이 진행될 수 있습니다. 당사는 보유한 파이프라인에 대한 핵심 약효평가 기술들을 내부적으로 확립하였으며, 이를 타 질환에 응용할 수 있는 역량을 보유하고 있습니다. 예시>
1) Kinase assay 기술2) In vitro GnRH 수용체 결합 측정 기술3) Luciferase reporter gene 시험법4) qRT-PCR 기술
5) HUVEC migration assay
6) in vivo 종양모델 약효시험법
7) Bleomycin 유도 IPF 모델 약효시험법
8) 일측성 요관폐색(Unilateral Ureteral Obstruction, UUO) 신장 섬유증 모델 약효시험법
9) HPG axis(Hypothalamus-pituitary-Gonad axis, 시상하부-뇌하 수체-성선 축) 기능 평가를 위한 약효시험법

나) 바이오신약 창출 시스템

바이오의약품은 식약처에서 다음과 같이 분류하고 있으며, 당사는 '02. 유전자재조합 의약품' 중 단백질 의약품에 대한 신약 창출 시스템을 보유하고 있습니다.

[바이오의약품의 분류]

분류	정의

01. 생물학적 제제	생물체에서 유래된 물질이나 생물체를 이용하여 생성시킨 문질을 함유한 의약품으로서 물리적/화학적 시험만으로는 그 역가와 안전성을 평가할 수 없는 백신/혈장분획제제 및 항독소 등

02. 유전자재조합 의약품	유전자조작기술을 이용하여 제조되는 펩타이드 또는 단백질 등을 유효성분으로 하는 의약품
항체의약품, 펩타이드 또는 단백질의약품, 세포배양의약품 등을 포함합니다. (세포배양의약품이란 세포배양기술을 이용하여 제조되는 펩타이드 또는 단백질 등을 유효성분으로 하는 의약품)

03. 세포치료제	살아있는 자가/동종/이종세포를 체외에서 배양/증식하거나 선별하는 등 물리적/화학적/생물학적 방법으로 조작하여 제조하는 의약품
다만, 의료기관에서 자가 또는 동종세포를 당해 수술이나 처치과정에서 안정성 문제가 없는 최소한의 조작만을 하는 경우는 제외 (생물학적 특성이 유지되는 범위에서 단순분리, 세척, 냉동, 해동 등)

04. 유전자치료제	질병치료 등을 목적으로 인체에 투입하는 유전물질 또는 유전물질을 포함하고 있는 의약품

05. 동등생물의약품 (바이오시밀러)	이미 제조판매 또는 수입품목 허가를 받은 품목과 품질 및 비임상, 임상적 비교 동등성이 입증된 의약품

06. 개량생물의약품 (바이오베터)	이미 허가된 바이오의약품에 비해 안전성, 유효성 또는 유용성이 개선되었거나 의약기술에 있어 진보성이 있는 의약품

(출처 : 식품의약품안전처 생물학적제제 등의 품목허가심사 규정 고시)

재조합한 단백질 의약품은 유전자 조작기술을 이용하여 생체에서 충분히 얻기 힘든 치료용 단백질 성분을 세포 배양 등을 통해서 대량 생산한 의약품입니다. 재조합 단백질 의약품은 아래 그림에서 보는 바와 같은 과정으로 생산됩니다. 간단히 설명하면, 치료단백질과 같은 유용유전자 서열을 함유하는 유전자들을 자르고 붙이는 과정을 통해 새롭게 조합하여 재조합된 유전자를 제작하고, 숙주세포에서 해당 유전자를 단백질로 생성(발현이라고 함)될 수 있도록 도와주는 발현벡터와 연결시킵니다. 제작된발현벡터를 숙주세포의 염색체에 삽입시키고(이 과정을 형질전환이라고 칭함), 형질전환된 숙주세포를 배양하면 세포 내에서 유용유전자가 단백질형태로 생성(발현)됩니다. 생성된 단백질은 배양 배지 밖으로 분비가 되고 이를 순수 정제하면 다량의 재조합 단백질 의약품을 얻을 수 있습니다.

이러한 방식으로 개발한 최초의 유전자 재조합 단백질 의약품은 인슐린이며, 인슐린은 체내에서 혈당을 조절하는 호르몬으로, 당뇨병 환자들에게 외부에서 생산한 인슐린을 공급해 주는 방법으로 치료를 하고 있습니다. 그 외 성장호르몬, EPO(에리스로포이에틴), 혈우병 치료제 Factor VIII(제8응고인자) 등 다수의 재조합 단백질 의약품이 출 시되었으며, 당사의 핵심연구진이 개발하여 글로벌 제약사에 기술이전한 혈우병 치료제 앱스틸라(미FDA 및 유럽EMA 승인완료 후 전세계 40여개국에서 판매중)도 유전자재조합 단백질 의약품입니다.

단백질 의약품을 개발하는 단계는 아래 모식도와 같이 좀 더 복잡한 과정을 거쳐서 이루어지며 당사에서는 지난 이십여 년 동안 해당하는 단계마다 최적의 성과를 달성할 수 있는 역량을 갖추어 왔습니다.

[바이오신약 창출을 위한 기반 기술]

구 분	내 용

단백질 유전자 변형 기술	바이오신약의 개발을 위해 문헌 정보와 새로운 아이디어를 바탕으로, 당사가 보유한 유전자 변형(mutagenesis, insertion, deletion 등) 기술을 이용하여 목표 유전자를 새롭게 변형하였습니다. 최적의 변형을 도입하기 위해 다양한 시도를 하고, 이를 기반으로 발현된 변형 단백질의 특성을 분석함으로써 목적했던 특성을 확인하는 작업을 수행하였습니다. 당사 연구진이 수행했던 NBP601 (AFSTYLA? 라는 변형된 혈우병 치료제 제품으로 전세계적으로 상품화됨) 및 현재 보유하고 있는 TU7710 및 다른 재조합 단백질 치료제 파이프라인들도 모두 단백질 변형기술을 통해서 최적화한 유전자들입니다.

반감기 증가 기술 - 트랜스페린 융합기술	당사의 platform technology 인 트랜스페린(Tf) 융합기술을 이용하여 혈우병 치료제의 반감기를 증가시키고 활성을 유지하는 기술을 개발하였습니다. 당사는 트랜스페린 수용체(TfR)에 의해 트랜스페린(Tf)이 recycling 된다는 점을 이용해 혈액응고인자 FVIIa 및 FIX에 Tf을 유전적으로 융합시켜 반감기 증가를 구현함과 동시에 이러한 융합 단백질이 작용점에서 링커(linker)가 절단되면서 트랜스페린의 영향을 받지 않고 최대 효소 활성을 지닐 수 있도록 고안하였습니다.

생산 세포주 개발 기술	① 목표단백질 최적발현벡터 제작 기술
선별된 최적의 목표단백질을 발현하는 유전자는 숙주세포에서 안정적으로 발현될 수 있도록 필요한 요소들을 포함하는 발현 벡터에 삽입해야 합니다. 숙주를 대장균, 효모, 동물세포 등 어떤 형태를 이용할지에 따라 발현벡터의 필요 요소가 달라집니다. 다양한 번역 후 수식(post-translational modification) 과정을 거쳐야 하는 당단백질의 경우는 생산성이 낮더라도 동물세포주를 이용해야 하며, 동물 세포주에서 목적 단백질을 발현할 때 낮은 생산성을 극복하기 위해서 당사는 자체 최적화된 발현 벡터 시스템을 갖추고 있습니다.
② 목표단백질 고발현 세포주 구축기술
동물세포에서의 발현량은 낮아 경제성을 확보하기 위해서 고발현 세포주의 개발은 필수적입니다. 당사에서는 methotrexate(MTX)라는 엽산(folic acid) 생성저해 약물을 이용한 유전자 증폭기작으로 목적단백질 유전자의 증폭을 꾀할 수 있습니다.

동물세포
배양 기술	① 배양 조건의 최적화 기술
당사는 세포배양기술을 확립할 때 배양 온도, 용존산소량(DO), pH 및 교반속도 등의 변수를 실험설계(design of experiment) 기법에 적용하여 재조합 단백질의 품질요소 및 생산성을 최적화하도록 배양 공정 parameter를 설정하고 있습니다.
② 배양 scale-up
소규모 바이오리엑터를 통해서 최적화된 배양조건을 이용하여 5L, 10L, 50L 규모별 배양 scale-up을 진행하면서 생산성과 품질이 유지되는 배양기 종류 및 크기 별 scale-up parameter를 파악할 수 있습니다. 대량 배양 공정을 확립하기 위해 동일 공기주입(Aeration, VVM) 조건에서 교반(agitation) 조건에 따른 세포성장과 사멸도 및 대사물질 분석을 통해 생산공정을 최적화합니다.
③ 대량(50L~200L) 배양 기술 확보
배양 규모를 증가시켜도 원하는 품질 및 생산성을 얻을 수 있는 조건을 확보하는 것이 기술이전 등 사업화를 위해 매우 중요한 요소인 바, 대량 생산 scale-up 연구를 진행하여 200L 배양에서도 50L배양 결과와 동등한 세포성장 및 생산성을 획득하는 기술을 확보하였습니다.

목표 단백질 정제 기술	Bioreactor 배양 공정으로부터 얻어진 배양액을 이용하여 정제 과정을 통하여 고순도의 단백질을 획득하여야 최종 의약품으로서의 기능을 하는 단백질이 획득됩니다. 정제 공정은 먼저, 바이러스불활화 과정을 거치고, 불활화 과정을 거친 농축 배양액은 친화성 크로마토 그래피 단계에서 목표 단백질을 제외한 배양액 내의 기타 단백질들을 제거합니다. 이온교환크로마토그래피 등 9단계의 정제 과정을 거쳐 최종 순도가 97% 이상인 단백질을 얻을 수 있으며 정제 효율의 경제성도 확보합니다.

상온 보관 가능한 제형 개발 기술	다양한 부형제를 시험하여 온도변화에 따른 제품의 안정성을 테스트하고, 동결건조 공정을 통해 안정된 성형을 가지는 동시에 상온 이하에서 유리전이온도가 관찰되지 않는 제형을 확보하여 특정 단백질에 대하여 상온 보관 가능한 제형을 개발할 수 있습니다.

원제/완제의 분석기술	최종 정제산물이 의약품으로서의 규격에 적합한지 기준을 설정하여야 하는데, 당사는 기 확보한 원제 및 완제 분석 기술을 기반으로 아래 표의 시험항목들을 TU7710 완제 및 원제 분석에 적용하여 확립하였습니다. 아래의 자체 보유 기술 이외의 추가적인 분석은 외부 분석기관을 활용하고 있습니다.
[원/완제 분석 항목 및 목적]

생리활성 분석기술	1) 응고 기반 활성 분석기술 (coagulation activity assay)
2) In vitro 기질을 이용한 함량 분석기술
3) Ex vivo / In vivo효능 검증기술
4) 동물 모델에서 약동력학 분석기술