혁신적인 신약 개발은 다른 R&D 분야와 달리 10년 이상 장기간의 천문학적인 경제적 투자와 고도로 숙련된 다방면의 전문 인력이 요구되는 지적 자원 및 경제집약적 R&D 사업이다. 이러한 장기간 고비용 투자에도 불구하고 실제로 신약으로 허가되어 블록버스터급 신약으로 사업화에 성공하는 경우는 10% 미만에 불과하다. 불행히도 이런 경향은 최근 10년 사이에 더욱 심화되는 추세로, 글로벌 제약사 R&D 현장에서는 신약개발의 생산성을 높이기 위한 노력의 일환으로 Translational R&D를 신약개발의 새로운 패러다임으로 적극적으로 도입 활용하고 있다.

전통적인 신약개발과정은 각각의 연구개발단계가 서로 단절된 상태에서 실제로 개발되는 신약이 현재 표준치료법에 비해 어떤 환자에서 어떠한 상대적 임상적 장단점을 제공할 수 있는지, 또한 등록허가 및 사업화 전략에 대한 총체적이고 유기적인 연구개발의 전략적 지도 없이 각 단계에서 임의로 연구를 진행하고 다음단계로 이행되는 형태이다. 이러한 단절과 비유기적인 전임상 연구의 결과는 임상개발에 그대로 적용되지 못하거나, 유효성 및 안전성을 증명하는 임상개발에 실패하는 경우가 발생하고, 혹은 임상 개발에 성공했다 할지라도 unmet medical needs를 충족하지 못하는 시장성이 없는 약으로 개발되는 결과가 초래되곤 하였다.

이에 반해 Translational R&D의 기본 개념은 과학의 진보와 신기술의 개발 등이 실제로 신약 개발과정에 적용되며(bench to bedside translation), 또한 임상경험, 임상실험의 결과분석에 의해 밝혀진 질병병인의 이질성과 약물반응의 다양성을 보이는 환자의 특성 등의 기전을 연구하여(bed to bench backward translation) 그 결과를 다시 신약개발에 응용하는 양방향(bidirectional) 연구라 하겠다. 또한 신규표적에 대한 임상적 목표 프로파일(Clinical target product profile)을 수립한 후 이를 성취할 수 있도록 각각의 연구 개발단계가 서로 유기적이고 통합적으로 연결되어 이전 단계의 결과가 다음 단계에 효율적으로 적용(translation)될 수 있는 연구개발계획(Screen Tree)을 연구개발 시점에 작성하여 진행함으로 신약 개발의 성공확률을 향상시키는 접근법이라 하겠다.

글로벌 신약의 허가를 목적으로 하는 대부분의 3상 임상시험은 최소한 3-5년의 시간과 수천억 원의 규모의 투자를 요구하기 때문에, 조기 임상 즉 2상(Proof of Concept study)의 결과를 토대로 Go/No-Go 결정을 하게 된다. 일반적으로 2상 임상시험은 적은 수의 환자들을 대상으로 단기간의 치료 결과를 얻음으로 3상 임상시험에서 확증할 치료 용량의 설정과, 아주 제한적인 유효성 및 안전성 평가를 목적으로 한다. 이러한 제한적 임상 평가 하에서 Go/No-Go 결정을 하기 위해서는 궁극적인 허가요건인 임상적 유효성과 안전성을 되도록 정확하게 예측해 줄 수 있는 생체 인자들의 활용이 절대적으로 중요하게 된다. 이러한 생체 지표인자들의 탐색과 검증은 연구 개발 초기 단계부터 이루어져야 하며, 적절한 질환동물모델에서 잘 검증된 생체인자를 이용하여 초기 임상시험(1상 및 2상)에서 관찰한 PK-PD(Pharmacokinetic-Pharmacodynamic) Relationship은 Modeling & Simulation을 통해서 3상 임상에서 평가할 치료용량을 설정하는 데도 중추적 역할을 하게 된다. 이와 같이 임상에서 활용될 수 있는 생체지표가 대상 환자의 치료효과를 잘 반영(Translation)해 주는 질환동물 모델에서의 반응 정도와 잘 연관되어 있다면, 이러한 예측인자는 전임상(Laboratory)과 임상(Clinic)을 효과적으로 연결해주는 가교(bridge the gap)가 된다고 하겠다. 이러한 과정에서 혁신적이고(innovative), 유연한(flexible), 적응적(adaptive) 임상시험 디자인은 임상개발시간을 효과적으로 단축시켜줄 뿐 아니라, 생체지표의 활용 및 실시간 결과 분석을 통해 Dose-PK-PD Relationship을 비용-효율적으로 얻을 수 있도록 해준다.

신약개발 과제들 중 10% 정도만이 성공하는, 어렵고 힘든 R&D 현장에서 효율성과 생산성 향상이 절대적으로 요구되는 현실과, 진화하고 있는 글로벌 제약사들의 신약개발 패러다임 하에서 경쟁해야 하는 국내 제약 R&D의 앞길은 험난함 그 자체이다. 새로운 기전에 대한 신약 개발의 필요성, 임상적 유효성 및 안전성, 신약의 혜택을 최대로 받을 수 있는 대상 환자 선별, 전임상 단계의 결과들이 환자들에서 어떻게 translation 될 것인지 등 신약 개발 전략의 핵심적인 많은 부분들을 이해하고, 연구개발 방향을 정하는데 임상의사들의 실제 진료경험에 따른 임상적 지식과 환자 치료의 unmet medical needs에 대한 통찰력이 필수적이다. 이와 같은 이유로, 글로벌 제약회사에서 신약개발 책임자 역할을 의사가 담당할 뿐 아니라, 해당분야의 전문가(key opinion leaders)들이 외부 자문가로서 활발한 참여가 이루어지고 있다.

신약개발과정에서 필요한 지식의 범주와 ‘know-how’는 현재 의학교육과정에서 배울 수 없는 것이 우리나라 의학교육의 현실이다. 또한 제약회사에서 일하는 국내 의사들의 수가 150여명에 이르지만 대부분의 경우 다국적 제약회사에서 한국 지사에 요구하는 임상시험수행을 관리하고, 대학병원의 임상의사들은 주어진 임상시험 계획서대로 임상시험을 수행하는 ‘data generator’ 역할을 주로 하고 있어, 실제로 신약 개발 과정에서 요구되는 early discovery, 임상개발 전략의 수립, 전임상 및 임상시험 결과에 대한 해석(translational research) 등에 대한 전문성과 경험이 부족한 실정이다.

미국의 경우 국립보건원(NIH, National Institutes of Health)에서 해마다 43개 의과대학에서 의과학자(MD/PhD, physician Scientist) 양성을 위해 선발된 학생들에게 6년 동안 국비 장학금 및 생활비를 지급하는 Medical Scientist Training Program(MSTP) 등을 운영하고 있고, 실제로 2014년 통계자료에 의하면 이 중 8%의 의과학자가 제약기업 연구소에 신약개발에 기여하고 있다고 한다. (참고자료, National Institutes of Health, Physician-Scientist Workforce Working Group Report, 2014 June) http://www.nigms.nih.gov/Training/InstPredoc/Pages/PredocOverview-MSTP.aspx)

최근 국가적 차원에서의 신약개발에 대한 적극적인 지원 및 국내 제약기업들의 신약개발에 대한 열망이 그 어느 때보다 고조되고 있다. 훌륭한 임상의사로, 혹은 뛰어난 기초 연구자로서의 길 이외에도 임상적 경험이 기초연구와 접목되는 신약개발이라는 미개척분야의 길을 추구하는 의과학자들이 많아졌으면 하는 바람이다. 전 세계 고통 받는 수많은 환자들을 치료할 수 있는 혁신적인 신약을 개발한다면, 의사로서 이보다 더 보람되고 가치 있는 일이 어디 있겠는가. 우리나라도 범국가적 차원에서 필요한 기초과학 지식과 임상전문성을 배양할 수 있는 의과학자 교육과정의 확립 및 산학교류 활성화를 통해 제약산업에 기여할 수 있는 의과학자들이 많아질수록 신약개발의 성공 확률이 비례적으로 향상될 수 있으리라 생각된다.