보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1863호(2018. 9. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

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약물 치료 대체할 ‘전자 의약’, 제약과 의료IT의 경쟁적 협력 요구.pdf

[ 요 약 ]

[ 본 문 ]

◾ ‘Beyond the Pills(의약품을 넘어)’라는 기치를 내걸고 ‘의약품 이외’ 부문에서 사업 기회를 모색하는 제약기업들이 증가하고 있음

▸ 선진국의 제약업계는 신약 개발에서 판매에 이르는 정밀한 관리 프로세스를 구축한 후, 사람들의 건강에 기여하는 의약품을 개발해 왔으며, 그 결과 오랫동안 안정된 사업 기반을 확보할 수 있었음

▸ 동시에 제약 산업은 보건당국의 규제와 의료보장제도에 종속적이며, 과학 및 기술의 발전과 한계에도 크게 좌우되는 산업이기도 함

▸ 최근 제약 산업을 둘러싼 급격한 내·외부 환경의 변화는 기존 가치 사슬의 틀을 넘어선 새로운 사업 모델의 구축이나 기존과 다른 기술영역으로 진출을 요구하고 있음

▸ 오늘날 제약 산업이 맞닥뜨리고 있는 3가지 결정적인 내·외부 환경변화는 ‘① 의료보험 재정 악화에 따른 수가 인하, ② 신약 개발 대상의 고갈, ③ 수익성의 약화’임

◾ 우리나라를 비롯, 공공 부문의 건강보험제도를 운영하고 있는 국가에서는 재정 약화를 이유로 매년 약품의 수가를 인하하는 조치가 이루어지고 있음

▸ 우리나라의 경우도 올해 두 차례 약가 인하가 있었는데, 4월 1일에는 리베이트를 제공한 11개 제약사의 340개 의약품에 대해, 9월 1일부터는 2017년에 건강보험 청구금액이 급증한 35종의 의약품에 대해 가격을 인하하는 조치가 취해졌음

<자료> 보건복지부

[그림 1] 리베이트 제공 제약사에 약가 인하 조치

▸ 국민건강보험공단은 의약품 청구금액이 전년 대비 60% 이상 증가한 경우와 10% 이상 증가하는 동시에 그 증가액이 50억 원 이상인 경우에 재정위험을 분담하는 차원에서 제약사와 공단이 당사자 간 협상을 통해 약가를 인하할 수 있는 제도를 운영 중임

▸ 건강보험공단은 보건복지부장관의 협상 명령이 내려지면 각 약제마다 제약사와 60일 동안 협상을 진행하게 되는데, 올해의 경우 35개 약제가 대상이 된 것이며, 약가 인하는 건강보험 재정 절감 효과를 낳게 됨

▸ 이번 조치로 35개 품목의 약가는 평균 27.1% 인하되었으며, 가장 많이 내린 약제는 일회용 점안제로 55.4%가 인하되었고, 점안제 제약사들은 이해 반발해 약가 인하 집행정지 가처분 소송을 제기한 상태임

▸ 이는 비단 우리나라만의 현상은 아니며 국가 차원의 건강보험 제도를 운영 중인 국가들에는 공통적으로 나타나는데, 의료보장비에서 약제비 지출이 차지하는 비중은 약 20% 내외이지만, 여러 가지 수단을 통해 약가를 인하하려는 조치를 마련하고 있음

▸ 대부분의 국가들이 신자유주의의 저투자·저성장 기조에 따라 재정 수입 약화의 문제를 겪고 있고, 여기에 고령사회화가 급격히 진전됨에 따라 의료보장비용 절감을 위한 약가의 인하 기조는 장기적으로 계속 유지, 강화될 것으로 예상해 볼 수 있음

◾ 저분자를 중심으로 한 신약 개발의 대상이 고갈되고 있으며, 기존 연구 방법의 연장선상에서는 신약의 단초가 나오기 어려워지고 있다는 점도 제약업계의 고민거리

▸ 헬스케어 분야 시장조사기관인 The Human Protein Atlas에 따르면, 인간의 게놈에 코딩되어 있는 단백질은 약 2만 개가 존재하지만 그 중 아직 약제가 승인되지 않은, 신규 약제의 표적으로 삼을 만한 단백질은 1,200개 정도임

▸ 그러나 이들 1,200개는 이미 제약 기업들의 검증 결과 안전성, 효율성, 상업성의 관점에서 부정적 평가가 내려진, 분자 표적치료의 대상이 되는 단백질일 가능성이 높음

▸ 설사 그러한 검증을 거친 유망한 표적이 있다고 해도 제약 기업들이 너나없이 노리는 표적이 되므로 경쟁 환경은 치열해질 수밖에 없음

▸ 결과적으로 저분자 의약품과 항체 의약품 등 고분자 의약품을 중심으로 한 약물 개발에 의존하는 사업 구조가 성립하기 어려워지고 있기에, 제약업계가 새로운 형태로 전환 및 기타 신규 사업 개발을 검토할 필요가 높아지고 있는 것임

◾ 그러나 항체 의약품을 중심으로 한 새로운 형태로 전환한 곳도, 새로운 사업이 매출에서 차지하는 비중이 증가할수록 제조비용이 높아져 수익성이 약화되는 문제에 직면

▸ 원래 바이오로직스는 제조비용이 높기 때문에 생산 역량의 관점에서 바이오 CMO(바이오 의약품을 위탁생산하는 전문 생산사업)의 협상력이 높아지게 되고, 이는 결과적으로 기존 약제의 수익성에 부정적 영향을 미치고 있음

▸ 새로운 형태의 제품에 대한 투자와 희귀 질환 분야 진출, 암 치료를 중심으로 진전되고 있는 개별화 의료 수요 증가는 환자 인구통계학의 세분화로 이어지고, 결과적으로 약품당 연구개발 비용은 더욱 치솟게 되었음

▸ 게다가 이러한 새로운 형태의 제약, 개별화 의료, 특수 영역에 집중하게 되면서 전통적인 제약업계의 마케팅 전략인 SoV(Share of Voice), 즉 병원이나 약국을 방문하여 약품에 대한 지속적으로 설명하는 판매 전략이 통하지 않게 되었음

▸ 메디컬 전시회, 마케팅, 영업 등 임상 현장에서 뛰어야 하는 직원들이 질병 바이오로직스 및 개별 기술에 대해 반드시 깊이 이해를 해야 할 필요성이 생긴 것이고, 이는 교육훈련과 인재 채용 측면에서 불가피한 비용 상승을 초래하고 있음

<자료> 한국경제

[그림 2] 국내 6대 제약사 최근 5년 영업이익률

◾ 이처럼 제약산업이 안팎으로 어려움을 겪는 가운데, 강렬한 임상적 영향력이 예상되는 파괴적 혁신 기술들도 출현하고 있어 제약 업계의 어려움을 가중시키고 있음

▸ 이 혁신 기술들은 기존 제약산업과 타 산업 간의 경계에서 나타나나고 있는데, 가령 의료기기 및 검사·진단 기술의 발전, 의료 ICT와 IoT의 진전, 헬스케어와 기능성 식품의 진화 등을 들 수 있음

▸ 말초 신경계의 이상 신호를 모니터링하고 조정함으로써 자가면역 질환과 정신 건강을 치료하는 신경 조절(뉴로 모듈레이션, Neuro Modulation) 장치, 소위 ‘전자 약’은 타 산업의 첨단기술을 응용해 기존 약물 치료를 대체할 수 있는 대표적 사례임

▸ 복합적인 치료법의 등장 또한 서로 다른 업종 간의 접점 강화를 가속화하고 있는데, 여러 약제, 의료기기, 식사·운동·재활 치료의 조합이 급진전되고 있고, 이런 방식이 치료 효과의 향상을 가져올 것으로 기대를 받고 있음

◾ 물론 이런 신기술이나 새로운 패러다임의 등장이 제약 회사들에게 위기요소이기만 한 것은 아니라는 분석도 있으며, 제약업계 내에서도 적극 대응하려는 움직임도 나타나고 있음

▸ 융합 기술의 등장으로 이전과는 전혀 다른 경쟁 지형에 놓이고 사업환경이 가혹해진다 하더라도, 이 기술들을 자신들이 보유한 비즈니스 및 기술 자산과 잘 조합하여 활용함으로써 새로운 사업 기반을 구축하는 사례도 적지 않음

▸ 제약업계로서도 의약품 이외의 사업 기회를 모색하고 차세대 의료의 패러다임을 앞서 파악할 수 있는 기회로 삼을 수도 있으며, 무엇보다 신규 사업을 검토하는 과정에서 얻게 되는 자산은 본업인 의약품의 기술 및 사업 기반을 강화시킬 수도 있을 것임

▸ 보수적이기로 유명한 제약기업들이‘문샷(Moonshot, 달나라로 사람을 보낸다는 계획처럼 획기적인 인식의 전환)’을 기치로 내걸고 신규 사업 개발에 박차를 가하고 있는 모습은 제약산업이 느끼는 위기감과 혁신에 대한 갈망을 동시에 보여주는 단면임

◾ 제약산업이 위기를 기회로 전환하려면 먼저 위기의 본질을 정확히 이해해야 하는데, 사실 혁신 기술들이 등장하게 된 이유는 제약산업 자체, 즉 높은 의약품 가격에서 기인함

▸ 1990년대부터 2000년대 초반까지는 고혈압, 당뇨병, 이상지질혈증 등 저분자의 생활습관병 치료제가 의약품 시장의 대부분을 차지하고 있었음

▸ 그러다 2000년대 중반부터는, 1990년대 중반부터 판매되기 시작한 ‘리툭산(Rituxan)’ 등 항체 의약품이 자가면역질환과 암 부문에서 글로벌 매출의 상위를 차지하게 되었음

▸ 현재 전세계에서 매출액이 가장 큰 의약품은 미국 ‘애비(AbbVie)’ 사의 관절염 치료제 ‘휴미라(Humira)’인데, 적용 확대가 지속되면서 블록버스터급 매출을 기록하고 있는 항체 의약품으로 2017년 글로벌 매출은 200억 달러를 넘어섬

▸ 최근에는 애비와 암젠(Amgen), 밀란(Mylan), 삼성 바이오에피스 사이의 바이오시밀러(biosimilar, 특허 만료 생물의약품에 대한 복제약) 판매 개시시기에 관한 협상 소식이 화제가 되기도 하였음

▸ 1990년대까지는 항체 의약품이 이 정도까지 보급될 것으로 예상하지 못했지만, 제약 회사들이 학계나 바이오 기술업체와 공동으로 키메라 항체, 인간화 항체 등 항체공학기술을 만들어 내고, 항원성이라는 기술 과제를 극복하는 데 성공하며 기존 치료방법에 비해 효과성과 안전성의 균형을 갖춘 의약품들이 출현하게 되었음

[표 1] 2006~2016 전세계 의약품 매출 상위 10대 약품의 변화 (단위: 백만 달러)

◾ 새로운 의약품이 산학 연구의 산물인 만큼, 제약회사들이 투자비를 회사하고 차세대 의약품 연구개발에 재투자하기 위한 약값을 요구하는 것은 정당한 일이나 문제는 그 정도임 

▸ 이들은 산학연 혁신의 산물이며, 따라서 제약 회사들은 당연히 그 대가를 누리고 차세대 의약품 연구개발에 재투자하기 위한 수준의 가격을 요구할 정당한 권리가 있음

▸ 그러나 문제는 그 가격 수준이었는데, 항체 의약품을 비롯한 바이오로직스는 매우 고액이며 적용과 투약 용량에 따라 다르기 때문에 일괄적으로는 말할 수 없지만, 환자당 연간 수천만 원의 약값을 지불해야 하는 것은 이제 드문 일이 아님

▸ 의사나 병원으로서는 높은 비용을 받을 수 있고 최선의 치료효과를 기대할 수 있기 때문에 항체 의약품을 처방하지만, 이는 환자 개인과 국가의 재정에 큰 부담이 되고 있음

▸ 또한 의약품이 가격은 연구 개발비뿐 아니라 제조비용과도 관련이 있는 만큼, 향후 바이오시밀러 보급이 폭발적으로 진행된다 해도 단기적으로는 극적인 가격 인하 효과를 기대하기는 어려운 상황임

◾ 이런 문제를 해결하기 위해 전세계의 연구자들이 가격 인하를 위한 연구를 진행하고 있는데, 이들 가운데 치료방식의 패러다임을 바꾸는 파괴적 혁신 기술도 나타나고 있는 것임

▸ 문제 해결의 접근방식은 크게 두 가지인데, 우선 바이오로직스의 생산 효율성을 높이거나 약제의 지속성을 강화하는 연구 개발을 진행하는 것임

▸ 가령, 유가 배양(fed-batch culture)에서 관류 배양(perfusion culture)으로 변경하여 생산 효율을 향상시키거나, 리사이클링 항체처럼 약효이 지속성을 연장시킬 수 있는 의약품의 개발이 진행되고 있음

▸ 또한 임상 현장에서도 약병 최적화(drug vial optimization)나 의약품 추천 목록(포뮬러리, formulary)의 도입을 통한 필사적인 약제비 절감 실증 연구가 진행되고 있는 중임

▸ 그러나 이러한 접근은 기존 기업에 필요한 점진적 혁신이기 때문에, 치료 접근방식 자체를 전환시키는 파괴적 혁신은 없는지 고민하는 사람들도 나타나고 있음

▸ 또한 의료 산업이 사회보장 시스템에 구조적으로 의존하는 이상, 의료연구 혁신을 평가하는 기준에 약효에 대한 평가와 함께 의료비용 관점에서 평가를 추가할 수밖에 없는 문제가 발생하는 것은 아닌가 의구심을 제기하는 사람들도 나타나고 있음

◾ 전통적인 제약산업과 전혀 다른 접근방식을 택한 연구 결과물 중 하나가 ‘전자 약’인데, 대표적 사례는 미국방위고등연구계획국(DARPA)의 ‘일렉트릭스(ElectRX)' 프로젝트임

▸ DARPA는 1950년대 후반 구소련의 스푸트닉호 발사에 충격을 받아 국방에 중요한 혁신적 신기술에 대한 개발 투자를 목적으로 설립된 조직으로, 인터넷이나 GPS 등 오늘날 우리 삶의 근간을 지탱하는 기반 기술을 창출한 곳이기도 함

▸ DARPA에는 6개 부서가 있고 그 중 하나가 BTO(Biological Technologies Office, 생물학기술 부문)인데, 

전장에서는 약물 치료의 제공과 수술 실시가 곤란하므로 ‘의약품에 의존하지 않는 치료법’의 개발 및 관련 프로젝트 지원에 주력하고 있음

▸ 지원 프로젝트 중 하나가 ‘일렉트릭(ElectRx)’인데, 말초신경계의 이상 신호를 모니터링한 후 조정함으로써 자가면역 질환과 정신 건강을 치료하는 뉴로 모듈레이션 장치, 소위 ‘전자 약’을 개발하는 연구임

▸ 일렉트릭스 프로젝트는 당분간은 자가면역 질환(류마티스, 전신염증반응증후군, 염증성 장질환) 및 정신 건강(외상후스트레스장애(PTSD, 우울증) 등을 연구 대상으로 하지만, 장기적으로 다른 질환까지 다루는 것을 목표로 하고 있음

▸ 예를 들면, 장기 기능을 제어하는 특정 말초신경의 회로를 표적으로 첨단 센싱 및 자극 기술을 활용하거나, 건강 상태를 실시간으로 모니터링 하고 건강을 회복하기 위해 필요한 치료 자극 패턴을 환자마다 설계하고 필요시 개입하는 것 등임

<자료> DARPA

[그림 3] DARPA 일렉트릭스 프로젝트 컨셉

◾ ‘전자 약’ 개발 흐름은 민간 기업에서도 이미 나타나고 있는데, 차세대 신경 조절 장치 개발이나 전자약학에 주력하고 있는 ‘GSK’와 구글의 자회사 ‘베릴리(Verily)'가 대표적

▸ 이전부터 전기 자극을 이용한 치료는 파킨슨병, 난치성 통증, 강직 개선 등에 이용되고 왔지만, 최근에는 그 외연과 적용이 확대되고 있으며 제약산업이 의료기기 산업의 접근방식을 이용한 치료법의 연구개발에 착수할 때 좋은 출발점이 되고 있음

▸ GSK는 차세대 뉴로 모듈레이션이나 전자약학(electroceutical, 일렉트로수티컬)에 주력하고 있는 기업으로 2016년에 베릴리와 합작으로 생체전자공학 의약품(bioelectronic medicines) 개발을 목표로 한 ‘갈바니(Galvani Bioelectronics)’를 설립하였음

▸ GSK와 베릴리 양사는 7년간 최대 5억 4천만 파운드(약 7,600억 원)을 공동 출자하기로 했는데 이는 거대 제약회사의 투자 규모에 상응하는 금액임

▸ 베릴리는 구글 X의 생명과학 프로젝트에서 스핀아웃한 기업으로 다양한 의약품 및 의료 기기 업체와 공동으로 최소 침습 혈당측정계(CGM), 혈당측정 콘택트렌즈, 임상시험용 시계 등 다양한 차세대 혁신 의료기기의 연구개발로 유명한 기업임

◾ 갈바니 바이오일렉트로닉스가 2023년경 승인을 목표로 연구개발 중인 것은 한차례 시술로 효과가 수십 년간 지속되는 내장 형식의 ‘전자약학’ 기기임

▸ 이는 체내의 신경 신호와 활동 전위의 부조화를 제어하는 것으로 염증성 질환 및 대사 계 내분비 계통의 질환 치료를 목표로 하고 있음

▸ 갈바니는 개발하는 제품의 정확성 정도를 정밀기기 수준으로 한다는 목표를 세우고 있는데, 만약 실현된다면 맥박 조정기나 매립식 전기자극장치 등 기존 바이오 일렉트로닉스와 뉴로 모듈레이션 장치보다 훨씬 소형이 됨

▸ 한편 갈바니를 주도하고 있는 GSK에는 여러 벤처캐피탈에서 투자를 하고 있는데, 그 중 하나가 APVC(Action Potential Venture Capital)로 ‘생체전자공학 의약(bioelectronic medicine)’ 부문에 특화된 벤처캐피탈임

▸ APVC의 포트폴리오 기업 중 하나가 ‘세트포인트 메디컬(SetPoint Medical)' 인데, 이 기업 역시 갈비니와 같은 컨셉으로 무선 충전이 가능한 아이패드에서 전위를 제어할 수 있는 내장형 소형 전위조정기기를 개발하고 있음

▸ 이미 임상 연구 및 임상 개발을 진행하고 있으며, 관절염에 대한 1차 대인 시험(First-in-Human), 크론병에 대한 개념 검증 시험(Proof-of-Concept)에서 좋은 결과를 거두었다는 사실이 올해 6월에 공개된 바 있음

◾ 만일 ‘전자 약’의 안정선과 효과성이 입증되고 상용화가 진행된다면, 치료의 편리성이나 비용 측면에서 제약산업에 상당한 충격을 가져올 것으로 예상됨

▸ 전자 약은 약물 부작용 및 거부 반응을 일으키는 환자들에게 효과적인 면도 있고, 기존 약제의 효과의 증강 및 보강 효과도 있기 때문에 임상 도입이 빠르게 진전될 수도 있음

▸ 개념 검증 결과가 축적되고 안전성 검증이 진행되면 현재 약물 치료에 비해 부작용 감소, 통원 빈도의 감소, 반영구적 치료 효과 등의 강점이 있을 것으로도 기대되고 있음

▸ 무엇보다 중요한 것은 치료비용의 절감이 기대되는 것인데, 만일 현재 DBS(뇌 전기자극장치)의 보험급여 가격 수준이 적용된다면 2천만 원 정도의 단발 치료로 끝나게 됨

▸ 이런 경우 자가면역질환의 항체 의약품이나 대사·내분비계 질환의 단백질 제제의 대체재로 전자 약을 선택하다고 가정하면 수백억 달러의 시장 잠재력을 가지게 되는 셈

▸ 전세계 의약품 시장 규모를 유형(모달리티)별·질환별로 보면 매출 상위를 차지하고 있는 바이오로직스의 대상 질환은 전자 의약품이 대상으로 하는 질환과 거의 겹쳐 있음

<자료> Informa Pharma Intelligence

[그림 4] 2016 질환별/모달리티별 의약품 시장

◾ 이러한 전자 약은 지금까지와 전혀 다른 기술 기반과 파트너십을 요구하므로, 향후 제약산업에 요구되는 역량은 경쟁우위가 아닌 타산업과 ‘협력적 경쟁’ 능력이 될 것으로 보임

▸ 전자 약의 접근방식은 제약회사들에게는 완전히 새로운 혁신적 방식이 될 수 있고, 위기이자 동시에 기회가 될 수 있어 적극 대응할 필요가 있으나, 문제는 지금까지와 전혀 다른 기술 기반과 제휴가 필요하다는 점

▸ 가령 DARPA의 경우도 프로젝트의 선결 과제로, 질병 및 생리적 상태를 생물체내(in vivo)에서 지속적으로 모니터링 할 수 있는 신경 조절 시스템 디자인과 혁신적 탐지 기술 및 신경 인터페이스 기술을 내포하는 최소 칩습(비침습) 컴포넌트를 제시하고 있음

▸ 이러한 기술 기반은 기존 기기제조 업체들이 보유하지 못한 공학적 지식, 센싱 기술, 시스템 및 UI 구축 능력 등을 전제로 하는 것이며, 제조업체들에게는 기존의 바이오로직스 지식과 신기술 기반을 융합시키는 것이 요구되고 있음

▸ 이를 위해서는 지금까지 교감을 나눠 온 영역과는 다른 학문 분야, 스타트업, 파트너 기업의 선정 및 이들 이해관계자와 협력이 필요하게 되며, 여기에는 전통적인 제약산업의 플레이어들이 보유하고 있는 자산도 포함이 됨

▸ 그러나 문제는 대형 의료기기 기업들은 전통적으로 외부 스타트업과 제휴에 소극적이며, 제약회사들은 자신들이 가진 유무형 자산이 무엇인지 잘 모르는 경향이 있다는 점

▸ 따라서 현재 상황은 이들을 아우를 수 있는 사업자가 새로운 지평을 열 수도 있고, 기존 의료기기 업체나 제약업체들이 신기술을 수용해 성장을 지속하거나 혹은 혁신 기술에 밀려 도태될 수도 있는, 여러 다양성이 공존하는 혼돈의 시기라 할 수 있음

▸ 신규 사업을 개척하는 데 있어 어느 한 회사가 단독으로 기술 창출과 사업 개발을 하며 가치사슬 전체를 커버하기 어려운 시대로 접어든 만큼, 앞으로 제약 및 의료기기 산업에는 적자생존의 경쟁이 아닌 협력적 경쟁 능력이 요구된다 할 수 있음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1863호(2018. 9. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

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미 해병대, 3D 프린터로 콘크리트 병영 자동 구축 기술 개발.pdf

◾ 미 해병대는 특수 3D 프린터를 사용해 얇은 레미콘 층을 겹겹이 쌓아 여러 명의 군인이 숙식 할 수 있는 병영을 만드는 기술을 개발하고 있음

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