신약 개발 모달리티(Modality), 치료 접근법의 진화 2부: 모달리티의 종류

모달리티의 종류

1. 저분자 화합물 (Small Molecules)

저분자 화합물은 신약 개발의 전통적인 주류로 분자량이 작아 세포막을 쉽게 통과할 수 있다. 주로 세포 내 단백질을 표적으로 한다. 구조가 단순해 대량 생산과 경구 투여가 용이하다. 높은 경구 생체 이용률 덕분에 환자가 직접 복용할 수 있어 치료 순응도가 높다. 또한 저장과 운송이 비교적 쉽고 비용 효율적인 생산이 가능하다.

하지만 단백질-단백질 상호작용처럼 넓은 표면적 결합이 필요한 표적에는 효과가 제한적일 수 있다. 선택성과 특이성이 낮아 비특이적 작용에 의한 부작용이 발생할 가능성도 있다. 대체로 반감기가 짧아 자주 복용해야 하며 대사와 배설 속도가 빨라 체내 작용 시간이 제한될 수 있다.

2. 항체 및 단백질 기반 치료제 (Biologics)

항체 치료제, 특히 단클론항체는 특정 항원을 인식해 면역계 반응을 유도하는 단백질로 자가면역 질환과 암 치료 등 다양한 분야에서 널리 사용된다. 표적에 대한 높은 특이성과 강력한 작용 효능이 큰 장점이다. 비슷한 원리로 결핍 된 단백질을 보충하는 효소 대체 요법 등 여러 단백질 기반 치료제도 임상에서 활용된다.표적이 명확해 부작용 위험이 상대적으로 낮고 혈중 반감기가 길어 투여 간격이 긴 편이라는 장점이 있다. 그러나 대부분 정맥 또는 피하 주사로 투여해야 하며 세포 내 표적에는 접근이 어렵다는 한계가 있다. 또한 생산 공정이 복잡하고 비용이 높으며 면역 반응이나 항체 형성 등 예기치 않은 부작용이 발생할 수 있다. 

구분	저분자 화합물	항체 및 단백질 치료제
분자량	작음 (<1 kDa)	큼 (수십~수백 kDa)
투여 경로	주로 경구	주로 주사 (정맥/피하)
표적	주로 세포 내 단백질	주로 세포 외부 단백질
생산	화학 합성, 대량 생산 용이	세포 배양, 생산 공정 복잡
장점	경구 투여, 비용 효율, 생산  용이	높은 특이성, 강력한 효능, 긴 반감기
한계	비특이적 작용, 부작용 가능성	주사 투여 필요, 면역 반응, 고비용

[표 1. 저분자 화합물과 항체 및 단백질 치료제 비교]

3. 핵산 기반 치료제 (Nucleic Acid Therapeutics)

핵산 기반 치료제는 유전자 발현을 직접 조절하는 혁신적인 접근법으로 빠르게 발전한다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드(ASO)는 특정 mRNA에 결합해 단백질 생성 자체를 억제하거나 스플라이싱 조절 등 다양한 방식으로 유전자 발현을 조절한다. 맞춤형 설계가 가능해 희귀 유전질환, 신경퇴행성 질환 등에서 치료 효과를 보인다.

siRNA, miRNA는 RNA 간섭(RNAi) 기전을 통해 표적 mRNA를 분해하거나 발현을 억제한다. 이들은 짧은 이중가닥 RNA로 표적 유전자의 발현을 선택적으로 침묵 시킨다. mRNA 치료제는 세포 내에서 특정 단백질을 직접 합성하도록 유도한다. 단백질 결핍 질환, 암, 심혈관 질환 등 다양한 분야에서 임상 적용이 확대된다.

이러한 치료제들은 기존 약물로는 조절이 어려운 유전자 수준에서 직접 개입할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 체내 불안정성과 전달의 어려움이 여전히 기술적 도전 과제로 남아 있다.

4. 세포 치료제 (Cell Therapy)

세포 치료제는 환자 또는 공여자의 세포를 직접 치료제로 사용하는 방식이다. CAR-T 세포 치료제는 환자의 T세포를 유전적으로 조작해 암세포를 인식하고 공격하도록 만든다. 혈액암 치료에서 큰 성과를 보인다. 최근에는 고형암과 자가면역 질환으로 적용 범위가 확대되고 있다.

줄기세포 치료제는 손상된 조직이나 장기를 재생 시키는 데 활용된다. 골수 이식 등 일부 분야에서는 임상적으로 자리 잡았으나 대부분의 줄기세포 치료는 여전히 실험적 단계에 머물러 있다. 세포 치료제는 근본적인 치료 가능성을 보여주지만 고비용, 복잡한 제조 공정, 면역 거부 반응 등 해결해야 할 과제가 많다.

5. 유전자 치료제 (Gene Therapy)

유전자 치료제는 정상 유전자를 도입하거나 돌연변이 유전자를 교정해 질병의 원인을 직접적으로 해결하는 전략이다. 바이러스 벡터(AAV, 렌티 바이러스 등)를 이용해 치료 유전자를 환자 세포에 전달한다. 희귀 유전질환, 일부 암 등에서 의미 있는 치료 효과가 보고된다. 그러나 면역 반응, 장기적 안전성, 전달 효율 등에서 여전히 많은 연구가 필요하다.

6. 항체-약물 접합체 (ADC, Antibody-Drug Conjugate)

ADC는 항체에 강력한 세포독성 약물을 결합한 형태다. 항체가 표적 세포를 인식해 약물을 세포 내로 전달함으로써 선택적 세포 사멸을 유도한다. 항체의 표적 특이성과 세포 독성 약물의 효능이 결합된 하이브리드 전략으로 최근 항암제 분야에서 빠르게 확장된다. 기존 화학 요법 대비 부작용을 줄이고 치료 효과를 극대화 한다.

7. 표적 단백질 분해 기술 (Targeted Protein Degradation)

기존 약물이 억제만 하던 단백질을 세포 내 분해 시스템을 이용해 직접 제거하는 새로운 접근법이다. PROTAC, molecular glue 등 다양한 기술이 개발된다. 기존 저분자 화합물로는 표적화가 어려웠던 ‘비약물성(Undruggable) 표적’ 단백질까지 제거할 수 있어 신약 개발의 영역을 크게 넓히고 있다.

8. 새로운 모달리티의 부상

최근에는 RNA 편집, 염기 편집(base editing), 암 백신(mRNA 기반), 마이크로바이옴 치료제 등 차세대 모달리티가 주목 받는다. 이들 기술은 유전자, 면역계, 미생물 군 등 질병 원인에 더욱 정밀하게 접근하거나 새로운 치료 메커니즘을 제시한다.

이처럼 신약 개발의 모달리티는 유전자, 세포, 단백질 등 다양한 수준에서 질병을 겨냥하며, 기술의 융합과 혁신을 통해 치료의 한계를 지속적으로 확장한다.

모달리티	주요 예시	특징/장점	한계/과제
저분자화합물	경구용 약, 항암제 등	제조 용이,  경구투여 가능	일부 질환에 한계
바이오 의약품	항체, 재조합 단백질	표적 특이성,  다양한 질환	생산비용, 투여 제한
ADC	항체-약물 복합체	표적 세포 선택적 공격	제조 복잡, 내성 문제
유전자치료제	바이럴 벡터, 플라스미드	근본 치료,  희귀질환 적용	안전성, 전달 효율
세포치료제	CAR-T, 줄기세포	맞춤 치료, 난치성 질환	비용, 제조 복잡성
핵산치료제	mRNA, siRNA	신속 개발, 다양한 적용	안정성, 전달 기술
TPD	PROTAC, Molecular glue	비약물성 타깃 가능	임상 경험 부족

[표2. 신약 모달리티 별 특징 요약]