발명의 배경과 필요성

기술의 배경

• 비결핵 항산균(NTM)은 결핵균과 나병균을 제외한 항산균으로, 다양한 환경에 존재하며 현재 150종 이상이 식별됨.
• 비결핵 항산균은 폐 질환 등 다양한 임상적 문제를 유발하며, 특히 폐질환은 전체의 90% 이상을 차지함.
• 마이코박테리움 압세수스는 최근 항생제 내성으로 인해 치료가 어려운 주요 감염균으로 부각됨.

기술의 문제점

• 마이코박테리움 압세수스는 모든 기존 항결핵제에 내성을 보여 치료가 어렵고 장기간의 치료에도 완치율이 낮음.
• 기존 항생제 개발의 한계로 인해 새로운 치료 방법 필요성이 대두되고 있음.
• 전통적 치료 방법은 감염 병원체 대신 숙주의 면역 체계를 강화하는 방향으로 발전 중임.

기술의 필요성

• 신규 항생제 개발이 어려운 상황에서 감염 숙주의 면역 반응을 조절하여 감염을 억제할 필요가 있음.
• 이소에고마케톤이 항균 활성을 보여 대체 치료제로의 잠재력을 가짐.
• 환자 개개인의 건강 상태에 따라 다양한 투여 방식이 요구됨.

구현 방법

기술의 원리

• 이소에고마케톤은 마이코박테리움 압세수스 성장 억제에 효과적이며, 그 원리는 균의 세포 활동을 저해하는 데 있음.
• 다양한 농도의 이소에고마케톤을 활용하여 실험 중 세포 독성 및 최적 농도를 결정함.
• 세포 성장 억제 메커니즘을 통해 감염의 진행을 막음.

구체적인 구현 방법

• 시험관 실험을 통해 이소에고마케톤의 농도를 조절하여 항균 효과를 측정함.
• 대식세포를 이용하여 감염 후 이소에고마케톤 처리에 따른 세균 성장 변화 측정함.
• 중간 농도에서 안전한 세포 독성 범위 설정함.

기술의 장점

• 이소에고마케톤은 기존 치료법 대비 세균 성장 억제 효과가 뛰어남.
• 비결핵 항산균 감염의 다양한 임상 증상에 적용 가능성 있음.
• 경구투여와 비경구투여가 모두 가능하여 다양한 환자층에 대응할 수 있음.

실험 및 결과

실험 목적

• 이소에고마케톤의 항균 효과를 실험적으로 입증하고 최적의 농도를 확인함.
• 세포 독성 테스트를 통해 안전한 사용 기준을 설정함.
• 마이코박테리움 압세수스의 두 가지 타입에 대한 효과 비교 분석함.

실험 방법 및 과정

• 대식세포 분리 및 배양 후, M.abscessus를 사용한 실험 진행.
• 각기 다른 농도의 이소에고마케톤을 처리하여 성장 억제 효과 확인.
• 세포독성 여부를 CCK-8 assay를 통해 평가함.

실험 결과

• 이소에고마케톤 처리 결과, M.abscessus의 성장 억제를 확인함.
• 최소 저해 농도(MIC)는 128㎍/㎖로 측정됨.
• 대식세포에 감염된 M.abscessus의 성장 감소를 통계적으로 확인함.

활용 방안 및 기대 효과

활용 방안

• 비결핵 항산균 감염에 의한 폐 질환 등 다양한 질환에 치료제로 활용 가능함.
• 경구 및 비경구 제형으로 개발되어 사용자의 편리성 제공.
• 다양한 감염 경로를 통해 비결핵 항산균을 억제할 수 있는 치료와 예방 조합 제품으로 상용화 가능함.

기대 효과

• 기존 항생제 내성 문제를 해결하며 새로운 치료 옵션을 제시함.
• 환자의 치료 기간 단축과 완치율 향상에 기여 가능성 있음.
• 의료비 절감과 더불어 공공 건강 증진에 긍정적 영향을 미침.

시장 동향

비결핵 항산균(NTM) 시장 동향 및 전망

• NTM 시장은 2021년 기준으로 미국, 영국, 일본에서 총 $8.59 billion의 시장 규모를 기록함.
• 2021년부터 2031년까지 NTM 시장은 연평균 성장률(CAGR)이 2% 이상에 이를 것으로 예상됨.
• 주요 NTM 치료제 시장은 경구 항생제, 주사 항생제, 항구토제, 그리고 네뷸라이즈 항생제로 분류됨. 이 중 경구 항생제가 2021년 시장에서 가장 큰 비중을 차지함.
• NTM 시장의 주요 기업으로는 Insmed, RedHill Biopharma Ltd, Novartis AG, Paratek Pharmaceuticals Inc, Janssen, RevImmune, Nobelpharma Co Ltd가 자리하고 있음.
• NTM 시장의 성장은 주요 항생제 개발의 최종 단계 제품의 부족에도 불구하고, 기업들이 NTM 인지도 개선 및 진단을 위한 캠페인을 추진함에 따라 진단 및 치료율이 향상되고 있어 활기를 띠고 있음.

항생제 내성 치료 시장

• 글로벌 항균제 내성 감시 시장 규모는 2022년 56억 1,000만 달러에서 2032년 99억 2,000만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 연평균 성장률은 5.8%임. 이러한 성장은 진단, 데이터 통합 및 국제 협력 분야의 혁신이 주요 원동력임.
• 임상 진단 부문은 글로벌 항생제 내성 감시 시장의 대부분을 차지할 것으로 예상되며, 병원 및 진료소에서 개별 환자의 항균제 내성을 식별하는 데 중점을 둠.
• AMR(항균제 내성)은 현재 인류가 직면한 가장 시급한 공중 보건 문제 중 하나로 인식되고 있으며, 효과적인 감시 시스템의 필요성이 증가하고 있음.
• 북미는 글로벌 항균제 내성 감시 시장에서 가장 큰 점유율을 차지할 것으로 보이며, 아시아 태평양 지역은 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됨.

이소에고마케톤 응용 분야

• 이소에고마케톤은 재래종 차조기에 비해 함량이 10배 이상 높은 신품종 '안티스페릴'을 개발하는 데 활용되었으며, 관절염 개선에 큰 효능을 입증함.
• 신품종인 '안티스페릴'은 방사선 자극을 통해 개발되었으며, 관절염 증상 개선을 위한 건강기능식품으로 개발 중임.
• 이소에고마케톤은 항염증 및 항산화 효소 생산 증가를 통해 세포 보호에 기여함.
• 이소에고마케톤을 활용한 알츠하이머 예방 치료제 개발 계획이 진행 중임.
• 건강기능식품 및 의약품 개발을 위해 정향나무로부터 헬리코박터균을 제거할 수 있는 천연물 원료를 추출할 계획임.

폐 질환 치료제 개발

• KAIST 연구팀이 유전자 폐 치료에 최적화된 mRNA 나노 전달체를 개발함. 이 새로운 전달체는 기존 mRNA 전달체의 불안정성과 효율 문제를 해결하였으며, 흡입 가능한 방식으로 폐 세포에 높은 전달 효율성을 보임.
• mRNA 나노 전달체는 구조를 유지하여 흡입 전달이 용이하고, 폐 미세환경에서 높은 효율로 작용함. 특히, 폐계면활성제와의 상호작용을 통해 mRNA를 폐 세포에 효과적으로 전달함.
• 새로 개발된 나노 전달체는 동물실험에서 기존 전달체보다 26배 높은 단백질 발현을 유도하는 것으로 나타남.
• 이온화성 지질나노복합체(iLPX)는 mRNA를 에어로졸화 과정에서도 구조를 유지하며, 흡입을 통해 효과 높은 전달이 가능함.