롯데바이오로직스가 미 인공지능(AI) 기반 세포주 개발 기업 아시모브(ASIMOV)와 손잡고 차세대 바이오의약품 개발·생산 모델을 공개했다. 양사는 세포주 개발부터 임상용 의약품 생산까지 전 과정을 하나의 팀처럼 운영하는 협업 체계를 통해 DNA 단계부터 GMP(우수의약품 제조·품질관리기준) 원료의약품 생산까지 약 8.5개월 만에 완료한 사례를 소개하며 차세대 위탁개발생산(CDMO) 경쟁력을 강조했다.
롯데바이오로직스와 아시모브는 22일(현지 시각) 미국 캘리포니아주 샌디에이고에서 열린 '바이오USA'에서 공동 발표를 진행했다. 안젤라 오 롯데바이오로직스 제조과학기술(MSAT) 디렉터와 임로즈 가가스 아시모브 글로벌 상업 영업 부사장이 연사로 나서 '개발 및 제조 파트너십의 복잡성 해결(Eliminating Partner Complexity in Development & Manufacturing)'을 주제로 발표했다.
최근 바이오의약품 시장은 이중항체와 항체약물접합체(ADC), 항체-올리고뉴클레오타이드 접합체(AOC) 등 고난도 모달리티 중심으로 재편되고 있다. 복잡한 분자가 늘어나면서 개발 난도가 높아졌지만 시장 진입 시점을 앞당겨야 하는 압박도 커지고 있다. 이에 따라 개발 속도와 생산성을 동시에 확보하는 것이 업계 핵심 과제로 떠오르고 있다.
안젤라 오 디렉터는 "신약 개발사는 최초 인체 투여(FIH) 시점을 앞당겨야 하는 압박을 받고 있지만 동시에 CMC(화학·제조·품질관리) 요구 수준도 높아지고 있다"며 "일정과 비용, 성공 가능성을 모두 고려하면 위험 요소를 조기에 파악하고 통합적으로 관리하는 접근이 필요하다"고 말했다.
그는 이어 "기존 바이오의약품 개발은 세포주 개발(CLD), 공정 개발(PD), GMP 생산이 서로 다른 조직에서 순차적으로 진행되는 경우가 많아 기술이전 과정에서 일정 지연과 반복 작업, 품질 리스크가 발생할 수 있다"며 "양사는 단순한 업무 인계 방식이 아니라 처음부터 공동 의사결정을 수행하는 '오케스트레이티드 어프로치(Orchestrated Approach)'를 구축했다"고 설명했다.
아시모브는 AI·합성생물학 기반 세포주 개발 플랫폼 'CHO Edge'를 통해 후보물질 특성에 최적화된 벡터를 설계한다. 기존 업계가 항체와 융합단백질, 이중항체 등 서로 다른 분자에도 유사한 플랫폼 벡터를 적용하는 것과 달리, 머신러닝 알고리즘을 활용해 분자별 맞춤형 벡터를 설계하는 방식이다.
가가스 부사장은 "업계는 오랫동안 하나의 플랫폼을 다양한 분자에 적용해 왔지만 이는 최적의 결과를 보장하지 못한다"며 "아시모브는 분자 특성에 맞춰 벡터를 처음부터 설계하고 단백질 발현과 품질을 동시에 최적화하는 접근법을 사용한다"고 말했다.
양사의 협업 모델 핵심은 세포주 개발과 공정 개발, GMP 생산을 순차적으로 진행하지 않고 최대한 병렬화한 데 있다.
기존 방식에서는 약 18주가 지나 최종 클론이 확보된 뒤에야 CDMO가 물질을 받아 공정 개발에 착수할 수 있었다. 반면 아시모브는 형질전환 후 약 7주 만에 생산성이 높은 세포 풀(Pool) 기반 연구용 세포은행(RCB)을 롯데바이오로직스에 제공했다. 이후 8주 차에는 바이오리액터에서 생산한 초기 검토 물질(Early Look Material)을 공급해 다운스트림 공정 개발과 분석법 개발을 조기에 시작할 수 있도록 했다.
롯데바이오로직스는 이 물질을 활용해 업스트림 공정 확인과 다운스트림 공정 최적화, 분석법 개발을 병행했다. 동시에 독성시험용 물질 생산(Pool-to-Tox), 마스터셀뱅크(MCB) 구축, 바이러스 제거 검증(Viral Clearance), 원부자재 확보 등도 순차가 아닌 병렬 방식으로 진행했다.
오 디렉터는 "초기 단계부터 공정 특성과 품질 데이터를 확보하면서 수율 개선과 품질 최적화를 진행할 수 있었다"며 "원부자재 역시 조기에 확보해 공급망 리스크를 줄이고 GMP 생산 준비를 앞당길 수 있었다"고 설명했다.
양사는 공동 마일스톤 체계와 모의 기술이전(Mock Tech Transfer), 통합 품질 시스템도 운영했다. 개발 단계마다 주요 품질 특성(PQA)과 공정 파라미터를 사전에 정렬해 기술이전 과정에서 발생할 수 있는 재작업과 일정 지연을 최소화했다.
그 결과 DNA 단계부터 GMP 원료의약품 생산까지 약 8.5개월 만에 완료했다. GMP 생산은 프로젝트 시작 후 약 7개월 만에 착수했으며 초기 공정 개발 단계에서 8~12g/L 수준의 고생산성 세포주도 확보했다.
양사는 이번 모델이 단클론항체뿐 아니라 이중항체, 항체약물접합체(ADC), 융합단백질 등 복잡한 차세대 모달리티에도 적용 가능할 것으로 기대하고 있다.
오 디렉터는 "복잡성이 높아지는 바이오의약품 개발 환경에서는 개별 단계를 최적화하는 것만으로는 한계가 있다"며 "전 과정이 유기적으로 연결될 때 개발 기간을 단축하고 성공 가능성을 높일 수 있다"고 말했다.
이어 "앞으로도 글로벌 고객사의 시장 진입 시점을 앞당길 수 있도록 차별화된 원스톱 개발·생산 서비스를 확대해 나갈 것"이라고 밝혔다.