2021년 12월 25일, 제임스 웹 우주망원경이 기아나 우주센터에서 발사되었다. 가시광선과 근적외선 영역을 주로 관측하는 허블우주망원경과는 달리 제임스 웹 우주망원경은 근적외선 및 적외선 영역이 주 감지영역으로 우주먼지 등으로 인해 기존에 관측하지 못했던 영역들 외에도 심우주영역 관측도 가능하다 이 때문에 많은 과학자들은 제임스 웹 우주망원경을 통해 우주탄생 비밀과 외계생명체 존재여부를 밝혀낼 수 있을 것으로 기대하고 있다.

  크리스마스 기운을 받아서였을까, 인류가 발사한 우주망원경 중 가장 먼 궤도에 안착하게 될 제임스 웹 우주망원경은 22.1.7(금) 기준 라그랑주 L2 지점으로 순항 중이다. - 1월 25일, 제임스 웹 우주망원경이 라그랑주 L2 지점에 성공적으로 도달했다고 한다. 웹, 웰컴 홈!¹⁾ -

< 아리안5호에서 분리된 제임스 웹 우주망원경²⁾, 22.1.7기준 제임스 웹 우주망원경 위치³⁾ >

  약 12조원이라는 천문학적인 예산과 엄청난 일정 연기에도 불구하고 NASA 관계자들과 여러 천문학자들은 제임스 웹 우주망원경 프로젝트를 포기 하지 않았다. 2011년 미국 국회청문회에서 우주망원경 개발이 전면 취소가 될 위기에 놓였었지만, 분골쇄신의 자세로 프로젝트를 진행한 결과 끝내 결실을 맺을 수 있었다.

  수많은 악재들 가운데에서 제임스 웹 우주망원경이 우주로 향할 수 있었던 것은 비단 이 프로젝트를 진행하는 많은 이들의 노력 뿐만은 아니다. - 물론 연구진들이 제임스 웹 우주망원경 발사 때 까지 흘렸을 피·땀·눈물은 헤아릴 수 없다. - 우주망원경 프로젝트를 돈 먹는 하마라고 치부하고 종결시킬 수도 있었지만 우주망원경의 가치를 꿰뚫어보고 과학자들을 신뢰했던 의사결정권자들의 결단도 한몫했다 생각한다. 문·이과가 어우러진 한편의 종합예술인 셈이다. 2022년 우리나라 과학기술분야에서도 이런 선물 같은 양질의 연구결과가 쏟아지는 한해가 되길 바라며 이번 호에서는 작년에 못 다했던 방사성의약품 비임상시험 관련 내용을 다뤄보려 한다.

  비임상(non-clinic, 전임상)시험이란 세포 혹은 동물을 이용하여 의약품으로 개발하고자하는 후보물질들의 안전성과 유효성을 확인하는 시험이다. 이 시험은 윤리적·과학적 측면을 고려하여 사람을 대상으로 물질을 평가하는 임상시험을 진행하기 전에 세포 혹은 쥐, 토끼, 개, 원숭이 등과 같은 동물을 이용하여 신약후보물질을 평가하는 단계로 후보물질의 생체 내 ADME[흡수(absorption), 분포(distribution), 대사(metabolism), 배설(excretion)] 반응을 확인하며, 후보물질의 독성과 치료효과에 대해 알아내는 과정을 거치게 된다.

< 신약개발단계 요약 >

  비임상시험자료는 휴보물질 임상시험 승인을 요청할 때, 의약품 허가를 얻고자 할 때 심사기관에 제출하는 자료를 의미한다. 식약처는 이 자료를 토대로 후보물질이 사람 대상 임상시험 시 발생할 수 있는 위험성에, 안전성 및 약물 효능을 평가하여 임상시험 승인 여부를 결정하게 된다. 하나의 신약을 개발하기까지는 후보물질의 탐색, 비임상시험 및 임상시험의 단계에 약 12-15년이 걸리며, 이에 따른 비용도 엄청나게 많이 든다. 특히 임상시험부분에서 전체 개발비용의 50-60%가 소요되므로 가능성 있는 후보물질을 선별하는 비임상시험 과정이 더욱 중요해질 수밖에 없다.

  비임상시험은 크게 ‘연구용 비임상시험’과 ‘허가용 비임상시험’으로 구분된다. 연구용 비임상시험은 후보물질이나 개발하고자 하는 신약에 대한 예비독성이나 약효가 제대로 있는지를 확인하는 비임상시험이다. 허가용 비임상시험은 임상시험 계획승인(IND: Investigational New Drug) 허가를 취득하기 위해 제출하는 자료를 만들기 위한 목적으로 시행되는 비임상시험을 말한다.

  일반의약품의 경우 화학성분 또는 바이오물질 독성과 대사산물 독성을 고려하지만 방사성의약품은 방사성동위원소를 이용하는 특성 상 방사선량을 고려해야 한다. 다행스럽게도 방사성동위원소를 일반물질에 표지해서 만든 방사성의약품의 투여량은 일반의약품 대비 약 1/1,000~1/1,000,000의 극미량을 사용하므로 화합물 독성은 크게 문제되지 않는다. 때문에 일반의약품과 마찬가지로 원료물질(주성분)에 기인한 독성은 방사성의약품 독성 평가에 중요한 항목이다. 독성시험은 방사성동위원소 표지 전·후 구조변경 등을 고려해 설계돼야 하고 과학적 근거를 제시해야 한다. 독성시험은 크게 단회독성시험과 반복독성시험으로 나눌 수 있다.

1. 단회독성시험

  단회독성시험은 설치류와 비설치류 실험동물을 이용해 수행하는데 반드시 비임상시험 관리기준(GLP)에 의거해 지정된 시험기관에서 시행돼야 하며 어떤 경우에도 임상 시험 전에 완료돼야 한다. 방사성의약품의 단회독성시험은 일반의약품 독성시험과 동일하며, 2종 이상(설치류 1종, 토끼 제외 비설치류 1종)의 암수 실험동물에서 실시하고 2개 투여경로로 시험하게 된다.

< 단회독성시험 흐름도 >

  진단용 방사성의약품의 경우 진단 목적으로 단회 투여되므로 단회독성시험자료를 제출하면 되며 24시간 이내 분할투여는 단회투여에 포함 시키되, 반드시 분할투여한 양을 명시해야 한다. 단회독성시험 결과는 대략적인 치사율을 확인하는 과정으로 시험물질 독성으로 인한 사망률이 50%(Lethal dose: LD 50%)가 되는 약물 농도 확인에 그 목적이 있다.

2. 반복독성시험

  비임상시험의 반복독성시험 역시 GLP 기관에서 반드시 시행돼야 한다. 사람에게 반복투여 예정이나 반복투여 가능성이 일부라도 존재한다면 반드시 반복투여독성시험을 수행해야 하며 치료용 방사성의약품의 경우 반복투여 독성시험이 권장되고 있다. 방사성의약품의 반감기가 2주 이내일 경우는 보통 1개월의 반복투여기간을 갖도록 규정하고 있다.

  반복투여 독성시험 역시 일반의약품 독성시험과 동일하게 2종 이상의 암수 실험동물(설치류 1종, 토끼 제외 비설치류 1종)에서 실시한다. 반복투여는 설치류 각 10마리 이상, 비설치류 각 3마리 이상을 시험하는 것으로 마릿수를 지정하고 있다.

<반복독성시험 흐름도>

  반복투여 독성시험은 무독성량(NOAEL: No Observed Adverse Effect Level)⁴⁾을 정하기 위해 수행된다. 이때 결정된 무독성량은 인간 대상 최초 투여용량을 결정하는 가장 중요한 정보를 제공하며 임상시험 투여농도 설정에 필요한 기준이 된다.

  방사성의약품은 독성시험 규정이 명확히 정해진 것은 없으나, 진단용 방사성의약품의 경우 ①생체 내에서 약리적 반응을 유발할 잠재력이 없는 화학물질의 방사성의약품, ②알레르기 반응을 일으킬 잠재력이 있는 생물학적 제제를 포함하는 방사성의약품, ③생체 내에서 약리적 반응을 일으킬 방사성의약품 3가지 경우로 분류하여 각 특성별로 사람 투여 용량을 설정한다. 치료용 방사성의약품은 진단용에 비해 상대적으로 많은 양의 방사능 물질이 생체 내에 오래 잔류하게 된다. 따라서 ①방사성의약품의 생체 내 안정성, ②실험동물 내 생체분포 양상, ③잠재적 화학물질의 독성, ④생체 내 조직의 방사선 노출 정도 이 4가지 항목의 평가가 이루어져야하며 이를 토대로 사람 투여 용량을 설정해야 한다.

  올해는 3월 9일 대선에 이어 6월 1일 지방선거도 함께 치루는 선거의 해 이다. 특히 대선후보들에 대한 관심이 어느 때보다 뜨겁다. 지난 1월 웹진에서 X선생이 소개했던 대선후보 별 과학기술 분야 공약을 유심히 보시고 방사선의학 웹진 독자분들도 국민의 권리 인 소중한 한 표 행사하시길 미리 당부 드린다.■ (다음 회에 계속 됩니다.)

1) https://n.news.naver.com/article/003/001965417
2) https://www.nasa.gov/press-release/nasas-webb-telescope-launches-to-see-first-galaxies-distant-worlds
3) https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html
4) 무독성량(NOAEL): 시험물질을 동물에게 투여하였을 때 독성이 나타나지 않는 최대용량을 말하며, 시험물질을 노출하였을 때 통계학적으로나 생물학적으로 대조군과 비교하여 변화가 관찰되지 않는 정도의 양으로 정의됨