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[스타트업 투게더] 바이온리퀴드, “이온성 액체 기술로 주사 대체 경구형 투약시장 개척”

2024-06-17 7 min read

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[스타트업 투게더] 바이온리퀴드, “이온성 액체 기술로 주사 대체 경구형 투약시장 개척”

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사람들이 병에 걸려도 병원에 가기를 꺼려하는 이유는 다양하다. 그중에서도 가장 주된 이유는 아마도 주사에 대한 두려움일 것이다. 그런데, 어떤 약물을 주사가 아니라, 입으로 먹는 경구용 의약품으로 처방받는다면 어떨까. 병원에 가는 두려움이 훨씬 줄어들 것이다. 경구용 의약품이 아니더라도 병원에서 맞는 정맥주사 대신, 집에서 스스로 주사할 수 있는 피하주사 형태로 처방받을 수 있다고만 해도 마찬가지다. 많은 제약기업들의 고민은 의료진과 환자가 더 편하게 약물을 투여하고 받아들일 수 있는, 복용성이 뛰어난 기술을 개발하는 것이다. 

바이온리퀴드는 이러한 약물투여 문제를 ‘이온성 액체(ionic liquid)’ 기술로 해결하고자 설립된 바이오스타트업이다. 2023년 4월 창업해 창업 3개월 만에 서울바이오허브 입주 지원 사업에서 최우수 성적으로 선정될 정도로 기술력이 좋은 기업이다. 

바이온리퀴드가 주력하고 있는 ‘이온성 액체’ 기술은 바이오테크기업 ‘씨트리(현 HLB)’의 대표였던 김완주 박사에 의해서 오랫동안 연구되어 온 기술이다. 김완주 박사는 본인이 당뇨병 환자로서 오랫동안 인슐린을 피하주사로 투약하며 불편함을 느끼면서, 정맥주사 또는 피하주사로 투여되는 약물들을 ‘이온성 액체’ 기술을 통해 더 편하게 투여할 수 있다면 획기적인 변혁이 될 것이라는 바람을 가지고 연구해 왔다. 그리고 이러한 기술을 바이온리퀴드의 정호철 대표가 이어받으면서 사업화를 추진 중이다.

이온성 액체는 상온에서 액체 상태를 유지하는 염류로, 이온성 액체는 양이온과 음이온으로 구성돼 있다. 일반적으로 이온성 액체는 낮은 휘발성과 높은 열적 안정성을 가지고 있어 다양한 산업 및 연구 분야에서 활용되고 있다. 

글로벌 제약 시장에는 블록버스터로 불리는 다양한 의약품이 있는데 이들 대부분은 기존의 화학약품 형태가 아닌 펩타이드 또는 이보다 더 큰 단백질 약물 형태로 정맥주사나 피하주사를 통해 신체에 투여되고 있다. 그런데 이들을 경구용 약품으로 만드는 것은 쉽지 않은 일이다. 

먼저 경구용 알약으로 흡수할 경우, 위산에 의해서 1차로 분해되는 문제가 있고, 캡슐로 약물을 보호하여 소장까지 전달한다 하더라도 용해가 잘 되지 않아 소장 점막을 통해 흡수가 잘 되지 않는 문제가 발생한다. 바이온리퀴드는 자신들이 보유하고 있는 ‘이온성 액체’ 기술을 이용하여 이 문제를 해결하는데, 먼저 펩타이드 또는 단백질 약품과 결합할 수 있는 카운터 이온(Counter ion)을 넣어, 약물을 액체상태로 변환한다. 이후 이것을 캡슐로 포장하여 경구로 투약하면, 위에서도 위산에 녹지 않아 약물이 보호되며 이후 소장에서 액체 형태로 점막에 흡수되는 것이다. 

바이온리퀴드는 CAGE와 SAGE 기술을 이용해 약물을 이온성 액체로 변환하는데, CAGE는 Choline과 Geranate라는 이온의 결합물로서 그 자체가 이온성 액체다. 여기서 두 개의 이온 중 하나를 단백질 약품과 바꿔서 치환하면 새로운 ‘액체 단백질 의약품’이 만들어진다. 바이온리퀴드가 독자적으로 개발한 SAGE는 CAGE에서 Choline을 Serine으로 대체한 것이다.

바이온리퀴드가 현재 ‘이온성 액체 의약품’으로 만들려고 하는 약품은 성분명 ‘세마글루타이드 semaglutide’와 ‘터제파타이드 tirzepatide’으로 이뤄졌다. 이들은 각각 ‘위고비 Wegovy’와 ‘마운자로 Mounjaro’라는 이름으로 판매되고 있는 세계적인 당뇨/비만치료제다. 현재 주사 형태로 투여되고 있는 이들 약물을 경구 형태로 전환할 수 있다면 엄청난 혁신이 될 것이다. 

바이온리퀴드는 장기적으로는 ‘이온성 액체’ 기술을 현재 항암 치료에서 각광받고 있는 항체 치료제, 그리고 항체약물접합체(ADC) 등에 적용할 계획을 가지고 있다. 그 길이 쉽지는 않겠지만 만약 달성가능하다면 글로벌 제약사의 러브콜이 이어질 것이다. 

한편 글로벌 제약시장에는 특허만료를 앞두고 바이오시밀러 기업들이 앞다투어 복제약을 만들려고 하는 약품이 다수 존재한다. 바이오시밀러 제조 기업들에게는 기존 특허약품의 기능을 복제하는 것과 더불어, 복용성이 더욱 좋은 의약품을 내놓을 수 있다면 큰 기회가 될 것이다. 이때 바이온리퀴드의 기술이 얼마만큼 이용될 수 있을지 주목된다. 

많은 바이오기업들이 매출이 없이 연구개발에 전념하고 있다. 그러나 바이온리퀴드는 ‘이온성 액체’ 기술을 바이오 산업에 적용하는 연구와 더불어, 단기간에도 매출이 일어날 수 있는 ‘화학용매/연료전지/액정디스플레이’ 등의 기존 산업에 적용하여 매출을 일으킬 계획이다. 실제로 앞서 이를 개발해 온 씨트리의 김완주 대표도 이온성 액체 기술로 여러 산업에서 매출을 올려 회사를 성장시킨 바 있다. 정호철 바이온리퀴드 대표는 “매출 없이 투자로만 회사를 키우는 것보다는 장기 연구를 이어갈 수 있는 기반을 만들면서 이온성 액체 기술을 성장시킬 계획”이라고 말한다. 

 바이온리퀴드는 이온성 액체라는 생소한 분야에서 미래를 개척하고자 한다. 미국 보스톤의 바이오생태계와 맞먹는 한국의 바이오 생태계를 만들겠다는 포부를 가진 서울바이오허브의 전폭적 지원 아래 성장하고 있는 바이온리퀴드가 어떤 미래를 만들어나갈지 투자자들이 관심을 보여줄 때다.

바이온리퀴드가 해결하려는 문제점이 무엇입니까?

우리가 질병 치료를 위해 이용하는 주사에는 여러 종류가 있습니다. 그중 어떤 부위에, 어느 정도 깊이로 주사를 놓느냐에 따라, 정맥주사, 피하주사, 근육주사 등으로 나뉩니다. 이중 정맥주사는 약물이 신속하게 흡수되어 효과가 빨리 나타나야 하는 응급약물 등에는 적당한 제형 방법이지만, 순환 부족에 의한 약물 분산 억제, 감염 위험, 혈관 및 신경조직의 손상, 고비용, 투여방법의 복잡성 등 많은 단점이 있습니다.

현재 세계에서 거의 모든 블록버스터급 펩타이드 의약품(주로 당뇨· 비만치료제)과 항체 및 ADC 의약품 제형은 정맥주사 형태로서, 환자가 투약을 위해 병원에 입원하여 5~6시간 의료진의 집중관리를 받아야 하는 불편함과 과중한 의료비 부담을 야기하고 있습니다. 특히 코로나 팬데믹을 거치며 환자가 병원 방문이나 입원을 최소화하려는 경향이 두드러져, 의약품의 복약 편의성과 순응도를 높이고 지속적 투여가 가능한 제형 개발에 대한 제약사들의 관심이 고조되고 있습니다.

바이온리퀴드는 어떤 방식으로 이 문제를 해결합니까?

현재 대부분 정맥주사 형태로 투여되는 펩타이드 의약품 및 단백질 의약품을 피하주사(SC) 형태로 전환하면 의료진의 도움 없이 자가 투여가 가능하여 환자의 수용성과 순응도를 높이고, 투약 빈도를 줄이며, 1차 통과 대사(약물이 작용부위 도달 전, 특정지역의 약물대사로 인해 그 농도 및 효능이 감소하는 현상)를 피할 수 있습니다. 또한, 정맥주사에서 입으로 먹는 형태인 경구제형으로 전환하면 의료진의 도움이 필요 없고, 안전하고 경제적이며, 비침습적이어서 환자의 편의성이 현격히 향상됩니다.

현재 블록버스터 의약품들 중 특허 만료 전후의 시점에 있는 경우, 바이오시밀러 및 바이오베터 개발 경쟁이 치열한데 이때 제형과 제법의 편의성이 중요한 관건이 될 것입니다. 저희 바이온리퀴드는 이온성 액체의 뛰어난 용해도와 투과성, 생체이용률 및 약물 전달력을 이용하여 펩타이드 의약품과 항체 및 ADC 의약품의 새로운 약물전달시스템 플랫폼을 구축함으로써 이 문제를 해결하고자 합니다. 

제10회 2024 대한민국 우수기업대상 시상식

경쟁사 대비 바이온리퀴드의 경쟁력, 기술적인 장점이 무엇입니까?

바이온리퀴드가 보유한 핵심기술은 크게 세가지 입니다. 첫째, CAGE 및 자체 개발한 SAGE 기반의 이온성 액체를 이용한 경구제형 기술(OralionBio™), 둘째, 이온성 액체-원료의약품 혼합체를 탑재한 엑소좀 운반체 기술, 그리고 마지막으로, IT 및 화학·생물공정용 이온성 액체의 주문생산 기술입니다.

상당수의 단백질/펩타이드 의약품들이 FDA 허가를 받은 후 블록버스터가 되었지만, 아직 대부분이 주사제이며 경구제형으로 전환하기가 힘든 이유는 이 약물들이 난용성이기 때문입니다. 치료용 단백질/펩타이드를 섭취한 후 위장관의 pH 변화와 낭강의 효소들이 약물을 변형시키고, 더불어 위장관의 점액층과 상피층을 투과하지 못하기 때문에 여전히 주사제로 투약하는 것이지요. 

반면 이온성 액체는 상온에서 용매 없이도 잘 용해되며 적은 양으로도 반응의 촉매제 역할을 하고, 특히 위장관의 점막과 상피층에서 뛰어난 투과성을 보여 약물이 잘 흡수된다는 장점이 있습니다.

바이온리퀴드가 제공하는 제품/서비스는 무엇인가요? 현재 상태는?

저희 바이온리퀴드가 제공하려는 주요 제품/서비스는 블록버스터 펩타이드 의약품과 항체 및 ADC 의약품을 피하주사 또는 경구형 제제로 전환하는 원천기술입니다. 최근 엄청난 각광을 받고 있는 당뇨·비만치료제(semaglutide/tirzepatide 약물들), 그리고 시장성과 부가가치가 높은 항체의약품 또는 ADC 의약품을 선택한 뒤, 각각 이온성 액체 기반의 약물전달시스템을 개발하여 특허를 확보하고 기술 이전하는 것을 목표로 하고 있습니다. 또 하나의 제품/서비스는 IT 및 화학·생물공정용 이온성 액체를 제조 판매하는 일입니다. 주문 생산 위주로 단가가 높은 고순도의 이온성 액체를 제공하여 단기 매출을 일으켜 연구개발 자금의 일부를 확보하고자 합니다. 현재 이온성 액체 제조에 필요한 인프라를 확보한 상태이고, 수요가 많은 이온성 액체들에 대해 순도를 높이기 위해 공정을 최적화하는 작업이 진행 중입니다. 

바이온리퀴드의 타깃 시장 크기와 핵심 타깃 고객은 누구입니까?

IQVIA의 분석에 따르면 글로벌 당뇨/비만치료제 시장은 2027년까지 연평균 35%의 고성장세를 보이며, 2030년에는 글로벌 연 매출 1천억 달러를 넘을 것으로 예상됩니다. 이 거대한 시장이 형성되면서 경구제형에 대한 수요는 점차 더 커질 것입니다. 또한, 항체의약품의 경우 대표적 블록버스터인 휴미라(Humira)를 예로 들자면 주요 특허들이 만료된 2023년 1월 이후 다수의 바이오시밀러 제품들이 출시되었으나 일 년이 넘은 현재 그 시장 점유율은 매우 미미한 수준입니다. 휴미라의 글로벌 연 매출 규모는 약 28조원입니다. 환자 접근성이 향상된 바이오시밀러 또는 바이오베터에 대한 수요가 급증하고 치열한 개발 경쟁이 예상됩니다. 이 경쟁에서 제형과 제법의 편의성이 핵심 관건이 될 것이며, 이때 저희 기술이 게임 체인저가 될 수 있도록 노력할 것입니다. 또한, 연구개발비 확보를 위한 단기 매출용 이온성 액체의 타깃 고객은 IT 및 화학·생물공정 등 응용연구를 필요로 하는 국내외 기업, 연구소, 대학 실험실 등입니다. 

바이온리퀴드의 비즈니스 모델은 무엇입니까?

저희의 비즈니스 모델은 B2B로서 차세대 약물전달시스템 플랫폼의 기술 이전입니다. 이온성 액체를 활용하여 특정 약물의 피하주사제 또는 경구제형 제제 기술을 개발하고 in vitro, in vivo, 비임상 시험 결과를 바탕으로 특허를 확보한 후 이를 기술이전 할 것입니다. 플랫폼기술 특성상 다양한 유사 물질로 적용 범위의 확장이 가능하다고 봅니다.

 그 동안 바이온리퀴드 팀의 성과는 무엇입니까?

바이온리퀴드는 2023년 4월 법인설립 후 3개월 만에 서울바이오허브의 2023년 입주기업 심사에서 최우수 성적으로 선정되었으며, 설립 1주년을 맞이한 2024년 4월에는 머니투데이 주최 ‘2024 대한민국 우수기업대상’에서 ‘이온성 액체 기술을 통한 단백질/펩타이드 의약품의 경구제제화’ 성과를 바탕으로 ‘우수 R&D 대상’을 수상하며 그 가능성을 입증 받았습니다. 

이온성 액체들 중 생체적합성, 생분해성, 비독성 등의 기준을 충족하는 일련의 후보군을 확보하였고 ‘이온성 액체 또는 공융 용매를 이용한 신규 약물제형’으로 올해 1월 특허출원을 했으며, 현재 ‘이온성 액체-항체 의약품 접합체를 탑재한 약물전달 운반체’를 주제로 특허 2탄 출원을 준비 중입니다. 

바이온리퀴드 팀의 경쟁력은?

회사의 공동창업자 겸 상임고문인 김완주 박사는 1998년 씨트리(C-TRI)를 창업하여 2020년까지 대표이사로 재직하며 펩타이드 의약품과 이온성 액체 원천기술 개발에 매진하며 굴지의 영향력을 발휘한 바 있으며, 자신의 지병인 당뇨를 관리할 인슐린 주사를 경구용으로 개발하는 데 특히 관심이 많으셨습니다. 김완주 박사는 씨트리의 코스닥 상장을 주도했고, 2020년 기준 5억 달러를 넘는 시가총액을 이루었으며, 탁월한 국책연구과제 수행과 사업실적을 인정받아 국민훈장 목련장, 철탑산업훈장, 대한민국 기술대전 금상 등을 수상한 국내 제약·바이오 산업의 전설적 인물입니다.

분자생물학과 유전학 기술을 헬스케어 분야에 적용하여 어떻게 환자에게 실제 도움을 줄 수 있는가 하는 것이 정호철 대표이사의 오랜 화두였는데 김완주 박사의 열정과 사업 아이디어에 매료되어 공동 창업을 하게 되었습니다. 정호철 대표이사는 미국 유타대에서 분자생물학 박사과정을 마치고, UC Berkeley에서 약물유전체학 연구로 분자·세포생물학 박사후 과정을 거쳤으며, 현재 이화여대 약대 초빙교수와 연세대 융합과학기술원 겸임교수를 겸하고 있습니다.

현재 약물전달시스템과 유기합성을 전공한 우수 석사 연구원 두 명과 이화여대 약대 5,6학년에 재학 중인 연구인턴 두 명이 연구개발에 매진하고 있으며, 자금이 확보되는 대로 우수한 연구인력을 계속 충원할 계획입니다. 

우리가 투자를 받아야 하는 이유 3가지!

첫째, 바이온리퀴드는 수십 년의 경영 노하우와 성공 경험, 이온성 액체 분야의 축적된 연구경험과 전문성, 그리고 화학, 생명과학, 약학을 아우르는 리더십 그룹의 경쟁력에 더하여, 의약화학, 약물전달시스템, 제제·제형, 비임상 분야에서 각각 국내 최고 전문가로 평가받는 네 분을 자문위원으로 모시고 지속적인 조언을 받고 있습니다.

둘째, 펩타이드 의약품과 항체 및 ADC 의약품을 경구형 제제로 전환하는 저희의 이온성 액체 원천기술은 거대하게 형성되어 가는 비만치료제 시장과 항체의약품 바이오시밀러 시장에서 그 경쟁력을 충분히 발휘할 것이라 믿습니다.

셋째, 단기간 내 매출을 내기 어려운 대다수의 바이오 스타트업과 달리, 바이온리퀴드는 용매, 전기 탄성물 (인공근육), 단백질 결정화, 액정 디스플레이, 윤활유, 연료전지 전해질 등 광범위한 화공/IT 분야의 이온성 액체 제조 판매를 통해 향후 연구개발에 필요한 자금을 확보해 나갈 수 있습니다.

마지막으로, 바이온리퀴드는 창업 직후 서울바이오허브 입주기업으로 선정되어 다양한 혜택을 받으며 성장하고 있습니다. 서울바이오허브를 조성하여 스타트업을 전폭적으로 지원하는 서울특별시와 운영 주체인 한국과학기술연구원 관계자 분들께 진심으로 감사드리며, 받고 있는 혜택 이상으로 사회에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠습니다.

[스타트업 투게더(Startup Together) 인터뷰 전체 보기]


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