교과과정 개발의 배경

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Jin-Hwan Kwak, Ph.D.

School of Life Science

Development of New Drugs

교과과정 개발의 배경

국내·외적으로 신약 특화전공교육의 수요는 증가하고 있는 반면, 신약산업의 특성이 지식 집약적이며 여러 분야의 융합지식의 필요로 인하여 아직 교육과정의 개발은 미미한 실정임.

본 학부에서는 최근에 바이오 소재 산업의 문제해결형 교과과정의 개발을 위한 타당성 조사를 위하여 산·학·연으로부터의 바이오신약 문제해결형 교육과정 개발을 위한 설문조사를 실시한 바가 있음.

설문분석 결과 산업체 종사자 응답자의 67%가 현재 우리 학부의 커리큘럼이 바이오신약 연구개발 목적으로 불충분하다고 하였고,

‘신약 개발과 관련된 과목을 추가하는 것이 필요하다’고 답을 하였음.

바이오신약 특화 교과과정 개발을 위한 타당성 조사를 위한 설문조사 에서 생명과학부 졸업생 및 재학생 응답자의 75%가 공히 현재의 교과과정은 바이오신약 연구개발 목적으로는 불충분하지만, ‘바이오 신약 특화 교과과정의 개발’의 필요성을 인식하고 있음.

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교과과정 개발의 배경

그리고 현재 바이오신약 산업체에서 요구하는 교과목으로는 단백질 분리 및 정제, 분자생물학, 생화학, 미생물학, 신약개발, 생명공학, 생 리학 등의 순서임.

이중 신약개발 과목만 제외하고는 현재 우리 학부에서 가르치고 있기 때문에, 신약 개발과 관련된 과목을 추가하는 것이 필요하다고 판단됨 바이오신약 연구개발 목적에 맞도록 신설이 필요한 교과목으로는 약물 학, 임상약학, 독성학, 신약학 등의 순서임.

졸업생과 재학생을 포함한 응답자의 67%가 생명과학부의 특성화 전략 으로 '바이오신약 특화교육 과정'의 필요성에 대해 공감하고 있으며, 응답자의 72%가 바이오 신약 산업의 기술 및 시장 동향 관련 교과과정 을 수강할 의사를 보여, 졸업생 및 재학생 모두 이 분야의 중요성을 인식하고 있었음.

따라서 이러한 결과를 학부의 교과과정 개발에 수렴하기 위해, “2006 년도 한동대학교 바이오 및 메카트로닉스 글로벌인재양성사업”의 일환 으로 우선 약물학과 임상약학, 독성학 및 신약학의 전반적인 부분을 모두 가르칠 수 있는 ‘신약연구개발’의 새로운 교과과정을 개발하였음.

학부 내의 학제적 융합 프로그램 및 교재의 개발 창의적 인재 양성을 위한 새로운 교재 개발

바이오신약 전문가 과정의 캡스톤에 해당하는 과목인 ‘신약연구 개발’ 과목이 교과과정위원회를 거쳐 2011년 2학기부터 1학점 에서 2학점으로 변경되면서, 이에 맞는 새로운 교재의 개발이 필 요하게 됨

‘신약연구개발’ 과목이 바이오신약 전문가 과정을 이수하는 학생 들에게 학부 내 여러 전공 과목을 융합하는 프로그램이 될 수 있 도록 , 참여 교수님들이 최근의 각 분야에서의 연구 동향 및 신약 개발의 사례에 대해연구 조사하여 융합적인 교재를 제작한다

‘신약연구개발’ 과목이 학부의 대표적 창의적 융합 과목의 성공 사례가 될 수 있도록 학부 교수님들의 협력 체계를 구축함

창의인재양성을 위한 전공 특성화 (2011년)

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신약산업의 중요성

다가오는 2020년에는 정보통신에 의한 “디지털 경제”

에서 생명공학의 발전으로 인류에게 보다 높은 편익을 주는 “바이오경제” 의 시대로 변화가 이루어 질 것이라고 예측 .

생명공학은 인류 난제를 극복하는 생명 중심 사회의 핵심기술로 자리매김 하게 될 것이라고 전망  점점 그 실현 가능성이 우리에게 현실로 다가옴 .

이러한 추세를 예측해보면 향후 BT(Biotechnology)가 IT 산업 이후 세계 경제성장의 흐름을 주도하여, 21세기 미래 국가 경쟁력을 좌우할 가장 중요한 전략산업으로 급부상 할 것이며 , 향후 국가 및 기업 경쟁력을 좌우하게 될 핵심 기간산업으로 작용할 것임 .

▶ 바이오산업은 정보산업을 대신할 새로운 세계 경제 엔진





21세기는 바이오시대 21세기는 바이오시대

* 리처드 올리버, 바이오테크 혁명 (The Coming Biotech Age), 2000

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왜 신약 개발인가 ?

신약기술개발의 매력도는 반도체 투자처럼 초기에는 위험도는 높으 나, 바이오 벤처기업들이 블록버스터 하나만 개발해도 제약기업들의 판도를 바꿀 수 있는 정도의 기대 수익률이 큰 분야임.

시장 기회가 크다는 것은 전 세계적으로 신약 시장 규모가 증가하고 있다는 데서도 이 분야에 대한 투자의 정당성을 입증.

전세계적으로 바이오 시장규모는 2000년에 540억불에서 2005년 현재 910억불로 성장하고 있으며, 2010년에는 1,540억불을 예상.

바이오 의약품의 경우, 세계 시장규모가 2004년도에 450억 달러 였고, 2010년에는 830억 달러로 전망.

우리나라 바이오산업의 생산규모는 2002년 1조 8,934억 원에서 2003년 2조 791억 원, 2004년 2조 4,199억 원으로 연평균 10~16% 대의 성장세를 지속.

선진국에 비해 절대적으로 규모가 적은 우리나라 바이오 산업의 경쟁력을 높이기 위해 , 2005년 현재 정부투자의 10% 수준인 바이오 분야 연구개발 비중을 최소한 20%

수준으로 점차적으로 끌어올리는 것이 필요하며 , 민간 투자 를 적극 유도하여 기술개발과 확산에 집중할 필요가 있음 . 우리나라 제약기업들은 제네릭의약품 (복제약품) 개발에 집 중하고 있는데 , 이는 위험도는 적으나 기대수익률도 적음.

결국 제약기업들은 위험도는 높으나 , 기대수익률이 큰 혁신 신약 개발에 강조를 두지 않을 수 없음 .

왜 신약 개발인가 ?

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성 공 확 률 평균개발기간 개 발 비 용

1개 품목당 년간 매출액 (세계 100대 의약품 기준)

1개 품목당 년간 순이익 (세계 100대 의약품 기준)

1만분의 1 10 ~ 15년 5억 달러 ~ 9억 달러 (약 6,000억 원 ~ 1조원)

8억 달러 ~ 10억 달러

(약 9천 6백억 원 ~ 1조 2천억 원) 1.6억 달러 ~ 3억 달러

(약 1천 6백억 원 ~ 3천 6백억 원)

신약개발의 특징

천연물

천연생물자원 천연생물자원

추출물 생리활성 분획

천연물신약

부가가치 상승도

1 10 수십~수백배 수십만~수백만배

사례

인삼, 은행잎, 주목

3만원 / 300 g 인삼

3만원 / 30 g 인삼 엑기스

$ 5 / kg 은행잎

 $ 700 / kg 엑기스 분획

$ 40 / kg 주목나무

 $ 8,000 / g Taxol

천연생물 자원의 부가가치 상승도

신약 연구개발의 경제성과 성장 가치

산지 홍합 (1,600 원/kg) – 홍합찜 (8,000 원 /kg) – 홍합 접착 단백질 (90,000,000 원 /g)

200,000배 상승

EPO : 5억원 /g (2004년 기준)

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08 09 10 11 12 13

단위 : 억 달러

10%

9%

8%

7%

6%

5%

4%

7,867 8,426

8,894

9,369

9,590

9,906

시장규모 증가율

6.4 7.1

5.6 5.3

2.4 3.3

세계 의약품 시장 계속 성장 17년까지 약 1조 2,000억

달러 규모로 성장할 전망

*

최근 들어 증가율 둔화 추세 Phamerging market 성장

국내외 제약업계 동향

생 산

생 산

생 산

수 입

수

입 수

수

입

수

출 수

출

163,761

157,140 155,968

55,263 19,585

58,535

23,409 23,185

52,789 191,646

192,266

193,365

11년 12년 13년

전 세계 시장규모 대비

약 1.9%(14위) 수준

단위: 억원

국내외 제약업계 동향

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의약품 등 제조업체 수 : 816개 (GMP : 262) 의약품 등 수입업체 수 : 784개

의약품 등 판매업체 수 : 25,986개 (약국: 20,886, 도매상: 2,393)

의약품 허가·신고 품목수 : 40,391개(일반: 16,382, 전문: 24,009)

고용 규모 : 80,865명

국내외 제약업계 동향

신약 개발 Paradigm 변화

중점 개발 신약

지속적인 R&D 투자

전통적 약물 탐색 기법

→ Genomic /Proteomics

• 전통적인 항균제, 항진균제 (거대 시장)

• 고령화 추세에 따른 노인병, 만성질환 치료제

• 항암제, AIDS 치료제, 심혈관계 치료제

• Global 기업의 신약 연구비 증가

- 총 매출의 15~20% 투자

세계 신약 개발 동향

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국내 제약 산업 현황

• 시장규모 – 세계시장의 1.9 %

• 400개 이상의 중소 제약 산업 – Generic 사업 중심

☞ 전문 의약품은 MNC (multi-national enterprise) 독점 (의약 분업 후 고도성장)

• 약가 인하 정책 - 엄격한 약가 통제

☞ 미국 : 자율 가격제  신약 개발 장려

전세계 5% 인구의 미국이 전세계 의약 시장의 45% 차지

• 빈약한 R&D 예산 - 정부 및 민간 부문

국내의 의약품 산업

글로벌 산업은 지리적 혹은 국가적 시장에서 경쟁자들의 전략적 포지 션이 그들의 전체 글로벌 포지션의 영향을 받는 산업을 말한다.

우리나라에는 조선 산업, 반도체 산업, 자동차 산업, 철강 산업, 이동 전화기 산업, 가전 산업들이 존재한다. 이들은 글로벌 경쟁력을 확보 하고 있음

그러나 의약품 산업은 경쟁력의 대열에 들어가지 못하고 있음.

화이자, 존슨앤 존슨, 글락소 스미스클라인과 같은 다국적 제약회사 들은 세계적으로 연구개발, 생산, 물적 유통, 마케팅, 재무의 이점을 누리면서 개발도상국으로 진출하여 상당한 시장점유율을 확보하고 있음.

글로벌화 과정에서 여러 국가는 신약의 시장지배를 다국적 제약회사 에 넘겨주고 있는 양상이 나타나고 있으며, 우리나라도 다국적 제약 회사의 시장점유율이 50% 이상을 넘어서고 있으며, 계속적인 시장 침투를 허용하고 있음.

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국내 의약품 산업의 문제점

국내 제약기업들은 기술의 차별성이 부족하여 제네릭 의약품 중심의 경쟁을 벌이고 있다 .

우리나라 경제규모의 수십 배에 달하는 미국 제약업체 수가 2002년 기준으로 볼 때 900여 개이지만, 우리나 라는 700여 개의 업체들이 있다.

영세한 규모에서 너무 많은 수의 경쟁이라는 것을 알 수 있다 .

연간 매출액 100억원 미만의 영세업체가 85%이다.

2005년 매출액 3,000억원 이상 업체는 동아제약

(5,335억원), 유한양행 (3,920억원), 한미약품 (3,765 억원 ), 대웅제약 (3,382억원), 녹십자 (3,364억원), 중 외제약 (3,113억원) 등 6곳뿐이다.

글로벌화의 도전에 직면해 있는 국내 의약품 산업의 현실 을 분석하는 것이 필요

의약품산업의 경쟁력 향상 방안을 경쟁 전략 틀 속에서 분석하고 , 자원이 적은 한국의 여건에서 신약개발을 성공 하기 위해서는 ,

신약 기술과 관련하여 바이오 기술개발에 종사하는 연구자들이 R&D 단계에서부터 시장에 대한 넓고 깊은 이해를 가지도록 자극 하여, 시장 지향적인 R&D 관점에서 기술의 산업화를 촉진할 수 있도록 해야 한다.

제품을 개발하여 초기 시장에 성공적으로 진출하여 수익을 내려고 도전하고 있는 바이오벤처와 제약기업들에게 시장 실패를 줄이고 시장 성공으로 나아갈 수 전략이 있어야 한다.

신약 개발의 중요성

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우리나라 정부도 연구개발투자 예산 중 바이오 관련부문이 2003년부 터 4,962억원으로 1위를 차지하여, 그 이전까지 줄곧 1위를 차지하 던 IT 관련 예산을 추월하였음.

그러나 우리나라는 IT 산업은 세계적으로 강한 데 비해, 바이오산업 은 선진국에 비해 매우 낙후되어 있음.

바이오 기술혁신을 주도해야 할 바이오벤처의 수준이 열악한 실정임.

(사)한국바이오벤처협회에 등록된 회원사가 6백 여개사에 이르지만, 선진국 수준의 하이테크 벤처는 소수인 실정.

이들 기업들은 자금부족으로 신약개발 연구와 같이 자금이 크게 요구 되는 분야의 기술개발력이 현저히 떨어져 있는 실정.

그리고 이러한 하이테크 벤처기업들의 기술개발의 수요자 역할을 하 여야 할 국내 제약기업의 규모도 선진국의 다국적 기업에 비하면 중 소기업의 수준에 불과.

신약 개발의 중요성

바이오산업은 생명현상과 관련된 제품 및 서비스를 생산하는 산업이어 서 산업화하는 과정에서 장기간에 걸쳐 막대한 연구개발 투자가 요구되 는 분야이다.

특히 신약개발 분야는 고위험

(high-risk), 고수익 (high-return)

신약개발의 경우, 원천 물질 창출하여 시장에서 성공하는 비율은 1만개 중에서 하나 만이 성공한다.

잔탁과 같은 히트제품의 경우 개발비용만 1조원이 든다.

이러한 성공률이 낮은 것은 전임상 및 임상시험 단계를 거치고, 인증 심사 단계를 통과하여야 완전히 상품화될 수 있는 안전성에 관한 엄격 성이 존재하기 때문이다.

세계시장에서 경쟁력있는 기업들은 규모의 경제 (Economy of Scale) 를 달성하고 있다.

Pfizer와 같은 글로벌 기업의 매출액은 우리나라 전체 제약업계의 매 출액을 합친 액수만큼인 것으로 보면, 규모의 경제를 이루어야 함을 말 해준다.

신약 개발의 중요성

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신약을 위한 기술개발 전략

신약개발에서 바이오신약과 기존 신약인 합성신약을 다 르게 분류 .

바이오신약는 유전자 재조합 ,세포배양,유전체 정보를 이 용한 기술을 이용하며 , 바이오 벤처, 대학 등의 연구기관 에서 연구하고 있는 20여 년의 역사 밖에 되지 않는 새로 운 분야 .

합성신약은 합성기술 , 구조모형, 고속탐색 등의 기술을 가지고 다국적 제약회사에서 주도하고 있어 200여 년의 역사를 가진 분야 .

신약기술 개발 과정은 Research/Discovery  Pre- clinical  Clinical  Review 과정을 거친다.

국내 신약 개발의 현황

우리나라 바이오 분야에서의 연구는 과학과 기술 (Science &

Technology)단계를 지나 산업화(Industrialization) 단계로 넘어가 고 있다.

정보통신기술의 산업화와 비교하면, 바이오기술 분야의 산업화는 상대적으로 약하다.

이는 정보통신분야는 세계적으로 경쟁력을 지니고 있는 글로벌 기업 들이 존재하지만, 바이오분야는 경쟁력 있는 기업들이 나타나지 않고 있는 실정이다.

세계 바이오 시장에서 의약 분야의 총 수익 규모가 약 64%를 차지하 고 있으면서, 바이오 기술개발의 핵심이 신약개발에 있다는 것을 알 수 있다.

우리나라 신약개발은 1987년도 물질특허 제도가 도입된 이후, 1992 년에서 1997년 사이 신의약, 신농약 개발사업을 추진하면서 정부의 적극적 지원이 이루어지면서 도약기를 맞이하였다.

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국내 신약 개발의 현황

그 결과 1999년 SK제약의 신물질항암제 선플라를 시작으로 하여, 2006년까지 국산 신약 11건이 개발되었다.

2004년 초 LG생명과학이 합성신약 “Factive

^®

이와 함께 정부는 바이오신약과 장기를 10대 성장 동력 산업의 하나 로 육성방향을 정하고 투자하고 있으며, 2006년에서는 신약개발을 국무총리 산하로 옮기면서 이 분야의 성장을 위한 정부의 강력한 의 지를 보이고 있다.

팩티브 [Factive

^®

LG생명과학이 1997년 독자기술로 개발한 퀴놀론계 항생제. 1999년 한국업체 최초로 생명과학 전문회사인 LG생명과학이 미국 식품의약국(FDA)에 신약승인을 신청하였다. 2001년과 2002년 에 각각 뉴질랜드와 한국 식품의약품안전청으로부터 신약 승인을 받은 뒤, 2003년 4월 5일 국내

신약으로는 처음으로 미국식품의약국(FDA)으로부터 승인받은

99년 10월 전라북도 익산(益山)에 FDA 규격에 적합한 신약 제조공장을

완공하였다. 이 약은 만성 기관지염과 폐렴 등 호흡기 질환자들에게 사용되는 퀴놀론계 항균제로,

Factive ^® 에

대한 특허

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신약 연구 개발 : 특징

과학기반 산업 (Science-driven)

Multi-disciplinary  chemistry, biology, pharmacology, 임상전문가, 특허전문가 …etc.

유관 학문 분야 발달에 영향 , 단계별 고도의 전문성 공동연구의 필요성

Capital-intensive

R&D 비중이 평균 12% (미국의 경우 15-20%) 신약 1개 개발  >$ 1B, 10 ~ 15 년

신약 연구 개발 : 특징

High Risk, High Return

임상 1상 이후 승인까지 성공율 11%

평균 10,000 개의 화합물 중 1개의 신약 탄생 경상 이익률: 평균 25%

Highly valuated

Annual Revenues ~ $ 213B  valued at $ 2.8T (13 배, derived from June 2004 data, Biospace)

Highly Regulated

지적 재산권 보호, 임상단계의 규제 (GMP, GLP, GCP), 신약허가, 보험 약가 규제

활발한 인수 합병  제품 Portfolio 확대, 기술적 보완

관계 통한 시너지 , Risk Hedging

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신약연구개발 현황과 문제점

R&D 생산성 저하 (Pipeline 고갈)

연구비 10억불 당 신약개발건수: 3.13개(’96) 1.04개 (’00)

 0.63 개 (’03)

50 대 제약사가 10% 성장 유지 위해 매년 19 개의 신약 부족

Regulation (FDA)/Society Needs  Tougher, Stricter

동일 카테고리 화합물  2-3 개 이상 허가 않는 추세 (유럽)

Priority Review  When the drug has potential to provide

“significant therapeutic advantage” over the existing approved drug

약화 사고: 집단소송 경향 (class action suit), 엄청난 대비 자금 소요 {Merck사 Vioxx

_®

신약연구개발 현황과 문제점

Rewarding gets smaller

개발기간↑, 규제↑  Shortening of “Exclusivity Period”

First beta blocker (ICI in England)  11 years 대응방법 변화

New formulation Combi-therapy Newer application

Optically active isomer isolation

전략의 변화: First in Class strategy 

Best

Classically 2nd or 3rd drug in the class  best selling drug Chemical Innovation 실현 (= Patent busting) : New

chemical entity 조기 발굴

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Issues Plaguing the Cost of Drug Development

 High Attrition Rate

 0.01% success rate

$ 1~1.5 Billion / drug

80% failure rate during development mainly Toxicity, Efficacy

Clinical Trials 60-70% cost Regulatory Submissions Post-Launch Costs

Drug Discovery Costs

Requires Advanced Science

& Technology

Highly Regulated by Government

(Many Guidelines/Regulations)

Solid Data on

Quality, Safety, Efficacy Good Practices(GMP, GLP, GCP)

Huge Return (Up to 12B U$/yr,

Patent: 20yrs) High Risk

(Success Rate ~ 0.01%) Big Investment

($ 1~1.5 B, ~15 yrs)

신약 R&D의 특징

 New drug R&D has been led by 10 advanced countries

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신약 R&D – Big Investment

R&D Based Pharmaceutical Co

Industrial Sector Comparison

17.0%

12.8%

10.5%

8.4%

7.8%

4.7%

3.9%

1.2%

3.9%

0% 2% 4% 6% 8% 10%

US R&D

Drugs and Medicine

Computer and Software Services Electrical and Electronics Office Equipment and Services

Leisure Time Products Automotive

Metals and Mining

All Industries

12% 14% 16% 18%

15.6%

Global R&D

Telecommunications 5.3%

Aerospace and Defense 3.8%

Paper and Forest Products 0.7%

1 “Research-Based Pharmaceutical Companies” Based on Ethical Pharmaceuticals Sales and Ethical Pharmaceutical R&D Only As Tabulated by PhRMA 2 “Standard and Poor’s Compustat” – 4-Digit SIC Codes

3 “Drugs and Medicine” Category Based on Total R&D and Sales for Companies Classified Within the “Drugs and Medicine” Sector As Tabulated by Standard and Poor’s Compustat, a Division of Mcgraw-Hill (Includes Research- and Non-research-based Companies)

Source: Phrma, 2001, Based on Data From Phrma Annual Survey and Standard & Poor’s Compustat, a Division of Mcgraw-Hill

신약 R&D 개요

Net Cost: ~$ 1 Billion Invested >15 Years 16

16 14 14 12 12 10 10 88 66 44 22 00

Phase II Pilot Efficacy & Safety

(100~300 Patients) Phase III

Definitive Efficacy & Safety (1,000–5,000 Patients)

FDA Review Approval Additional Post-

Marketing Testing Phase I Safety & PK (20~80 Normals)

Preclinical Testing Laboratory and Animal

Testing Discovery

Development Candidate

Years

Source: Tufts Center for the Study of Drug Development

신약 R&D – High Risk

5,000–10,000 Screened

Enter Preclinical 250 Testing

Enter 5 Clinical Testing

1 Approval Success Rates

by Stage

0.05~0.1%

2~5%

~0.01%

신약 R&D 개요

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신약 R&D – Huge Return

Patent on new molecular entity: 20 yrs

Line Extension : new process, new formulation etc.

Annual sales (2004) : Billion USD

0 2 4 6 8 10 12 14

Lipitor Zocor Plavix Nexium Zyprexa Source: IMS Health data (2004)

신약 R&D 개요

신약개발 Project 수 (국내) 신약개발 Project 수 (해외)

Source) Pharmaprojects Annual Review 2003,

(2005) AstraZeneca 92

Pfizer 168

BMS 70

Merck 81

GSK 190

Roche 139

Wyeth 77

품목수 기업수

3상 8 8

2상 13 11

1상 12 7

전임상

50 25

소계

83 41

Discovery 23 13

* 미국 IND 승인과제: 6개 품목

국내 및 Global 제약기업의 신약 R&D Project 비교

신약 R&D 현황

한 ·중·일 신경제 대전