동물실험 사라질까…미국·유럽 규제 전환에 K-바이오도 분주

• EU, 의약품 포함 15개 분야 동물시험 단계적 대체 로드맵
• FDA도 동물시험 축소 지침 구체화…국내 개발 기업도 눈길

[데일리팜=차지현 기자] 미국 정부가 의약품 개발 과정에서 동물실험 의존도를 단계적으로 낮추는 로드맵을 내놓은 데 이어, 유럽에서도 의약품 안전성 평가에서 동물 사용을 줄이는 방안을 공식화했다. 동물실험의 윤리적 문제를 해소하고 인간 생체 반응에 대한 예측 정확도를 높이려는 움직임이다. 글로벌 규제 전환이 본격화하면서 오가노이드 등 동물대체시험 기술을 보유한 국내 기업도 주목받는 분위기다.

EU도 동물실험 단계적 폐지…의약품 안전성 평가 전환 속도

8일 제약바이오 업계에 따르면 유럽연합 집행위원회(EC)는 지난 1일 의약품을 포함한 화학물질 안전성 평가에서 동물 사용을 단계적으로 폐지하기 위한 로드맵을 채택했다. 이번 로드맵은 산업·소비자용 화학물질을 비롯해 살충제와 생물 살충제, 의약품, 식품·사료 첨가제, 의료기기 생체적합성 평가 등 15개 규제 분야를 포괄한다.

EC는 "이번 로드맵은 혁신적인 비동물적 접근 방식으로 전환을 위한 명확하고 구체적인 단계를 제시한다"며 "인간과 동물의 건강, 환경을 높은 수준으로 보호할 수 있도록 안전성 평가의 신뢰성도 유지할 계획"이라고 밝혔다.

EU가 제시한 핵심 축은 크게 세 가지다. ▲비동물적 시험법의 개발·검증 가속화 ▲연구와 인공지능(AI)·데이터 기반 평가 활용 확대 ▲EU 회원국과 국제사회 간 협력 강화다.

EC는 동물대체시험법 개발을 지원하기 위해 유럽연합 공동연구센터(JRC) 산하 EU 참조연구소의 실험시설을 활용할 수 있도록 하고 규제 현장에서 필요한 비동물 시험법을 파악하는 체계를 도입할 계획이다. 비동물적 접근법이 실제 안전성 평가에 활용될 수 있도록 EU와 국제 차원 표준 개발도 장려한다.

제약 분야에서는 진행성 암이나 중증·생명 위협 질환을 대상으로 반복투여 독성시험(RDT)의 필요성을 줄이는 방안을 제시했다. 체외 시험과 컴퓨터 시뮬레이션으로 동물시험을 대체하고 가상 대조군을 활용해 RDT 연구에 투입되는 대조군 동물 수도 줄인다는 구상이다.

EC는 회원국과 EU 기관, 관련 이해관계자들과 로드맵을 즉시 이행하고 오는 2029년 고위급 회의를 열어 진행 상황과 유럽 신화학물질관리제도(REACH) 등 관련 법규 내 비동물적 접근법 도입 현황을 점검할 예정이다.

신약개발 관점 FDA 동물실험 정책 타임라인 (자료: 한국바이오협회)

EU의 이번 조치는 미국 정부가 추진 중인 동물실험 축소 정책과 같은 흐름이다. 미국 의회는 2022년 12월 'FDA 현대화법 2.0'을 통해 신약 허가 과정에서 동물실험을 요구하던 조항을 삭제하고 세포 기반 분석과 오가노이드, 장기칩, 계산 모델링 등 비동물 시험법을 활용할 수 있는 법적 근거를 마련했다.

이에 따라 미국 식품의약국(FDA)은 지난해 4월 단일클론항체와 일부 의약품을 시작으로 동물시험을 축소·개선·대체하는 단계적 전환 계획을 발표했다. 오가노이드 독성시험과 장기칩, AI 기반 계산 모델 등 새로운 접근법(NAMs)을 활용해 동물실험을 축소·개선·대체하고 관련 자료를 임상시험계획승인신청(IND)이나 바이오시밀러 허가신청(BLA) 등에 활용하겠다는 게 골자다.

같은 달 미국 국립보건원(NIH)도 인간 기반 연구기술 활용을 확대하기 위한 조직 신설 계획을 내놨다. NIH는 연구 혁신·검증·응용 사무소(ORIVA)를 중심으로 오가노이드와 조직칩, 컴퓨터 모델, 실제임상데이터 등 비동물 접근법의 개발과 검증, 활용 확대를 지원한다는 방침이다.

이후 FDA는 올해 3월 18일 NAMs 데이터를 신약 허가 심사에 제출할 수 있도록 하는 가이드라인 초안을 공개했다. 해당 가이드라인에는 기존에 동물실험 대체법으로 승인되지 않은 시험법도 제출할 수 있으며 비임상 독성과 안전성 평가에서 검증이나 적격성 평가를 반드시 사전에 마치지 않아도 된다는 내용이 담겼다. 또 NIH는 NAMs 개발과 검증을 지원하기 위해 1억5000만달러 이상을 투자할 계획이다.

국내 실험동물 459만마리…윤리 논란에 인체 반응 재현 한계

미국과 유럽이 동물실험 축소에 나서는 배경에는 윤리적 문제와 인체 반응 재현 한계 가 자리한다.

먼저 동물보호단체와 시민사회, 학계 등을 중심으로 동물실험에 따른 윤리적 문제를 해소해야 한다는 요구가 꾸준히 제기돼 왔다. EU에 따르면 2015년부터 2023년까지 규제시험에 사용된 동물은 1500만마리를 넘어섰다. 이 가운데 약 40%가 화학물질 안전성 평가에 투입됐다.

국내에서도 실험동물 사용 규모가 상당하다. 농림축산검역본부 2024년도 동물실험윤리위원회 운영실적 조사에 따르면 지난해 국내에서 사용된 실험동물은 459만마리로 집계됐다. 매년 세계 각지에서 수많은 동물이 실험에 활용되는 만큼 불필요한 동물 희생을 줄이고 대체시험법 활용을 확대해야 한다는 게 관련 단체와 전문가의 주장이다.

유럽연합 독성 및 기타 안전성 테스트에 사용된 동물 수 (자료: 한국바이오협회)

신약개발 과정에서 동물실험 결과를 실제 인체 반응으로 연결하는 데 한계가 있다는 점도 규제 전환을 재촉하는 요인이다. 기존 비임상시험은 후보물질의 독성과 효능을 확인하는 필수 관문으로 활용돼 왔다. 그러나 동물에서 확보한 결과만으로 실제 사람의 약물 반응을 정확하게 예측하는 데 한계가 있다는 지적이 이어졌다. 특히 항체와 세포·유전자치료제 등 새로운 유형 의약품이 등장하면서 동물모델만으로 사람의 면역반응과 질환 특성을 구현하기 어렵다는 문제가 부각됐다.

NIH는 지난해 4월 인간 기반 연구기술 활용 확대 계획을 발표하면서 "일부 연구기관은 동물모델의 결과를 알츠하이머병과 암 등 인간 질환에 적용하는 데 충분한 결론을 내리지 못했다"며 "이 같은 한계는 인간과 동물 간 해부학·생리학·수명·질병 특성 차이에서 비롯될 수 있다"고 언급했다. 이어 "인간과 동물이 유전자를 공유하더라도 장기와 신체 시스템의 기능에는 차이가 있을 수 있어 동물모델 결과를 인간 질환에 적용하는 데 제약이 발생할 수 있다"고 설명했다.

동물실험에서 유효성과 안전성을 확인한 후보물질이라도 사람을 대상으로 한 임상시험에서 기대한 효과가 나타나지 않거나 예상하지 못한 독성이 확인되면 개발이 중단될 수 있다. 이 경우 후보물질 발굴과 비임상시험, 생산 공정 개발 등에 투입한 수년간 연구개발비와 인력이 회수되지 못하고 후속 파이프라인 일정까지 지연되는 부담으로 이어진다. 각국 규제기관이 동물대체시험법 도입을 서두르는 이유다.

국내도 동물대체시험 제도화 속도…국내 오가노이드 기업도 부상

글로벌 규제 전환에 발맞춰 국내에서도 동물대체시험의 제도화와 표준화 작업이 본격화하고 있다. 정부는 관련 연구 기반을 마련한 데 이어 의약품 분야 적용 근거를 정비하고, 오가노이드 등 첨단대체시험법 국제표준 선점에 나서는 모습이다.

국내에서는 2009년 식품의약품안전처가 한국동물대체시험법검증센터(KoCVAM)를 설립하면서 동물대체시험법 개발과 검증을 위한 기반을 마련했다. 식약처는 2011년 동물대체시험법 국제협력협의체에 가입해 미국과 유럽 등 주요국 규제기관과 국제 시험지침 개발에도 참여해 왔다.

식약처는 2023년 비동물시험과 인체생물학 기반 시험을 의약품 안전성 평가에 활용할 수 있도록 관련 규정을 개정했다. 이듬해부터는 오가노이드 기반 안전성 평가법 개발과 표준화 연구에 착수했다. 세포 기반 시험과 미세생리시스템, 바이오프린팅, 컴퓨터 모델링 등 첨단대체시험법을 실제 비임상 평가와 허가 심사에 활용하기 위한 기반을 마련하는 내용이다.

국제표준 선점 움직임도 본격화했다. 식약처는 지난해 오가노이드 시험법 국제표준화 추진위원회를 출범시키고 경제협력개발기구(OECD)와 간 오가노이드 기반 독성시험법의 국제 가이드라인 개발에 나섰다. 정부는 오는 2027년 서울에서 열리는 제14차 생명과학 분야 동물실험과 대체 국제회의(WC14)를 계기로 국내 기술의 국제 규제 활용도를 높인다는 계획이다.

산업계와 연구기관 협력도 본격화했다. 지난해 8월에는 삼성바이오로직스와 대웅제약, JW중외제약 등 기업 27곳과 연구기관 18곳이 참여한 'K-오가노이드 컨소시엄'이 출범했다. 컨소시엄은 시험법 표준화와 산업지원 인프라 구축, 국제 협력 등을 추진하며 국내 오가노이드 기술 글로벌 규제 활용과 시장 진입을 지원한다.

전 세계적으로 동물실험 축소와 비동물 시험법 도입이 확산하면서 관련 기술을 보유한 국내 기업도 주목받고 있다. 글로벌 규제기관이 오가노이드와 장기칩, AI 기반 예측 모델 등 비동물 시험자료 활용 범위를 확대할 경우 국내 기업의 기술 검증과 글로벌 제약사 협업 기회도 늘어날 것이라는 기대다.

오가노이드 분야에서 가장 적극적인 기업으로 오가노이드사이언스가 꼽힌다. 이 회사는 오가노이드 기반 신약평가 플랫폼 '오디세이'(ODISEI)를 통해 실제 인체 장기 구조와 질환 환경을 구현하고 후보물질의 효능과 독성을 평가하고 있다. 오가노이드 기반 재생치료제 '아톰'(ATORM)'도 개발 중으로 ATORM-C는 최근 식약처로부터 크론병 환자 대상 임상 1상 IND를 승인받아 임상 단계에 진입했다.

엠비디는 3차원(3D) 세포배양 기술을 기반으로 환자 맞춤형 항암제 반응 예측 사업을 전개하고 있다. 소량의 환자 검체로 암 유사체인 튜머로이드를 균일하게 대량 생산하는 자동화 기술과 튜머로이드 기반 항암치료 감수성 검사 '온코센시'를 보유했다. 엠비디는 2024년 11월 기술성평가를 통과한 데 이어 올 4월 한국거래소에 코스닥 상장예비심사를 신청하며 기업공개(IPO) 절차에 착수했다.

삼성바이오로직스는 지난해 6월 암 환자 유래 오가노이드 기반 항암제 스크리닝 서비스 '삼성 오가노이드'를 출시했다. JW중외제약은 인간 피부 오가노이드를 활용해 탈모치료제 후보물질 'JW0061' 모낭 생성 효과를 평가했고 해당 후보물질은 임상 1상 진입을 추진 중이다. 대웅은 산업통상자원부 지원을 받아 오가노이드 재생치료제 대량생산 기술을 개발하고 있다. 심장과 간, 신장 등 손상된 장기·조직의 재생을 돕는 치료제의 생산공정을 확립, 향후 난치성 질환 치료제로 확장한다는 목표다.

이외에도 그래디언트 바이오컨버전스는 약 1000종 환자 유래 오가노이드와 유전체 데이터를 기반으로 AI·유전자교정 기술을 결합한 항암 타깃 발굴과 약물 반응 예측 사업을 전개하고 있다. 강스템바이오텍은 피부 오가노이드 기반 피부질환 모델을, 넥스트앤바이오는 환자 유래 암 오가노이드와 미세생리시스템 기반 효능평가 플랫폼을 개발 중이다. 입셀은 유도만능줄기세포와 오가노이드를 활용한 동물대체시험 플랫폼 'POLAR'의 상용화를 추진 중이다. 티앤알바이오팹은 3D 바이오프린팅과 혈관화 조직 기술을, 로킷헬스케어는 환자 맞춤형 재생의료 플랫폼을 각각 개발하고 있다.