인슐린의 역사

인슐린은 혈액 내 설탕의 일종인 포도당을 세포의 에너지로 전환하기 위해 췌장에서 생성되는 단백질이다.

당뇨병 환자는 충분한 인슐린을 생성하지 못하거나(1형이라고 함) 신체가 인슐린을 효과적으로 사용하지 않는다(2형). 결과적으로 그들은 만성적으로 혈당이 높아질 위험이 있으며, 심장 손상, 시력 상실, 신부전 등 이와 관련된 심각한 건강 문제도 많이 발생한다.

 

당뇨병 환자에 대한 보고는 3,000년이 넘은 기록에서 찾을 수 있지만, 과학자들이 마침내 그 상태를 췌장과 연결시킨 것은 1800년대가 되어서였다. 1900년대 초에 그들은 췌장 세포가 당뇨병을 예방하는 물질을 분비한다는 사실을 발견했다.

그들은 그것을 "인슐린"이라고 명명하고 소와 돼지의 췌장에서 이를 추출하고 정제하는 방법을 알아냈다. 그리고 단 8온스의 귀중한 약물을 추출하려면 2톤의 돼지 췌장이 필요했다.

이후 의사들은 당뇨병 환자를 치료하기 위해 이 약을 사용하기 시작했으며, 이전에는 사형 선고였던 상황을 어느 정도 관리 가능한 상태로 바꾸었다.

 

1923년에 초기 인슐린 연구자 중 세 명(프레드릭 G. 밴팅 Frederick G. Banting, 찰스 H. 베스트 Charles H. Best, 제임스 B. 콜립 James B. Collip)이 인슐린과 인슐린 정제 방법에 대한 미국 특허를 취득했으며 이를 토론토 대학(UT)에 판매했다. 그 약이 필요한 사람은 그 누구도 약 없이는 살지 않을 것이라는 희망을 언급하면서 각각 단 1달러에 구입했다.

밴팅은 “인슐린은 내 것이 아니다.”라고 말했다. “그것은 세상에 속해 있다.”

그렇다면 최근 일부 미국인들이 인슐린 구입에 매달 1,000달러 이상을 지출하고, 어떤 경우에는 높은 비용으로 인해 약을 배급해야 했기 때문에 사망하는 이유는 무엇일까?

 

돈 문제

인슐린이 발견된 직후 UT는 제약 회사에 제조 라이센스를 발급하기 시작했으며 향후 50년 동안 해당 회사는 동물에서 인슐린을 더욱 정제하는 방법을 찾는 데 집중했다.

그러다가 1970년대에 연구자들은 모든 것을 바꾸는 획기적인 발전을 이루었다. 그들은 인간 DNA를 박테리아나 효모 세포에 삽입하여 고순도의 완전한 인간 인슐린을 생산하도록 하는 방법을 알아냈다.

이는 육류 시장의 기복에 따라 변동하는 공급이 아니라 필요에 따라 제조할 수 있는 완전히 새로운 약물 공급을 창출했다.

1982년에 FDA는 이러한 인슐린 중 첫 번째인 엘리 릴리(Eli Lilly)의 휴물린(Humulin)을 승인했으며 1990년대에 연구자들은 유전자를 조정하여 더 오래 지속되거나 더 빠르게 작용하는 호르몬 버전인 특수한 인간 인슐린 "유사체"를 만드는 방법을 배웠다.

2006년까지 미국은 인간용 동물 인슐린 생산을 완전히 중단하여 당뇨병 환자가 사용할 수 있는 새로운 형태의 인슐린만을 남겨두었고, 복잡한 제조 공정으로 인해 몇몇 회사를 제외한 모든 회사가 이를 개발하려는 시도를 방해했다.

 

이 소수의 회사들은 제제에 작은 변화를 줌으로써 약물에 대한 특허를 반복적으로 연장할 수 있었다. 이러한 관행을 "에버그린화(Evergreening)"라고 하며, 이는 의약품 제조업체가 특허가 만료된 오래된 제제의 제네릭을 마케팅하는 것을 방해한다. 의사가 처방할 가능성이 더 높은 업데이트된 제제가 항상 존재하기 때문이다.

최초의 인간 인슐린과 인슐린 유사체가 미국에서 승인되었을 때 약은 일반적으로 저렴했지만 2000년대에는 단 3개 회사(Eli Lilly, Sanofi, Novo Nordisk)만이 미국 인슐린 시장을 장악했고 그들은 이점을 활용하기 시작했다. 제한된 경쟁으로 인해 가격이 크게 인상된다.

미국 보건복지부가 자금을 지원한 RAND 보고서에 따르면 2022년까지 840만 명의 미국인이 인슐린에 의존하고 있었으며 그들은 다른 고소득 국가 사람들보다 단위당 9배 이상 많은 비용을 지불하고 있었다.

 

미국 정부는 마침내 조치를 취하기 시작했다.

2022년 의회는 메디케어 가입자의 인슐린 가격을 월 35달러로 제한하는 인플레이션 감소법을 통과시켰다. 조 바이든 대통령은 2024년 연두교서에서 자신의 목표는 모든 미국인의 인슐린 비용을 월 35달러로 제한하는 것이라고 말했다.

최근 몇 년간 새로운 제네릭 및 바이오시밀러 인슐린의 승인도 비용 문제 해결에 도움이 되었지만 GoodRX의 데이터에 따르면 오늘날 환자의 평균 가격은 10년 전보다 여전히 30% 더 높다.

하지만 연구원들은 소와 같이 생명을 구하는 약물의 저렴하고 확장 가능한 다른 공급원을 곧 찾아낼 수 있다고 믿는다.

 

우유약

일리노이 대학 어바나 샴페인(UIUC)과 브라질 상파울루 대학의 연구자들은 인간 인슐린 유전자를 박테리아나 효모에 삽입하는 대신 인슐린의 전구체인 프로인슐린을 코딩하는 유전자를 소 배아에 접합했다.

그런 다음 그들은 10개의 배아를 대리모에 이식하여 한 번의 성공적인 출산으로 이어졌다.

그 송아지가 충분히 자라면 인공 수정을 통해 수유를 자극하려고 했다. 그래도 효과가 없자 그들은 호르몬 주사를 맞았다. 이로 인해 소는 우유를 생산하게 되었지만, 임신했을 때 생산할 수 있었던 만큼은 아니었다.

팀이 우유를 테스트했을 때 각 리터당 약 3g의 프로인슐린과 인슐린이 발견되었다.

"우리의 목표는 프로인슐린을 만들고 이를 인슐린으로 정제한 다음 거기에서 벗어나는 것이었다"라고 UIUC의 동물 과학 교수이자 소에 대해 설명하는 논문의 주요 저자인 매트 휠러(Matt Wheeler)가 말했다.

“그러나 기본적으로 소는 그것을 스스로 처리했다.”라고 그는 계속했다. “그녀는 프로인슐린에 대해 약 3대1의 생물학적 활성 인슐린을 만든다. 유선은 마법 같은 존재이다.”

 

팀은 인슐린을 생산하는 젖소의 복제를 시도할 계획이며 성공적으로 복제물을 임신시켜 우유 생산을 시작할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그런 일이 일어나기 전까지는 일반적인 수유를 통해 얼마나 많은 프로인슐린과 인슐린을 얻을 수 있는지 확실히 말할 수 없다.

하지만 동물의 우유에 리터 당 1그램만 포함되어 있다면 그 영향은 엄청날 수 있다. 일반적인 젖소는 하루에 40~50리터의 우유를 생산한다.

젖소에서 생산된 인슐린의 최종 판매 가격에는 많은 요소가 영향을 미칠 것이다. 우유에서 인슐린을 추출하고 정제하는 비용, 예를 들어 — 그러나 연구자들은 소가 생명을 구하는 단백질을 대량으로 생산할 수 있는 실행 가능한 방법이 될 수 있다고 믿는다.

휠러는 “대자연은 단백질을 정말 효율적으로 만들기 위한 공장으로 유선을 설계했다.”라고 말했다. "우리는 그 시스템을 활용하여 전 세계 수억 명의 사람들에게 도움이 될 수 있는 단백질을 생산할 수 있다."

팀이 복제된 소를 성공적으로 임신시키고 자연적인 수유를 유도할 수 있다면 다음 단계는 인간 인슐린 유전자를 가진 황소를 만들고 이를 유전자 편집 소와 교배시켜 인슐린을 생산하는 자손을 만들 수 있는지 확인하는 것이다.

 

그 후에도 연구원들은 새로운 인슐린 공급원을 승인받기 위해 규제 기관과 협력해야 한다. 그럼에도 불구하고 그들은 언젠가는 그들의 연구가 필요한 사람에게 약을 공급할 수 있는 인슐린 생산 소 떼를 낳을 수 있기를 바라고 있다.

휠러는 “우유에서 인슐린을 대량 생산하려면 소를 위한 전문적이고 높은 건강 상태의 시설이 필요하지만 이는 잘 확립된 낙농 산업에서는 그다지 특이한 것이 아니다.”라고 말했다. "우리는 소를 가지고 무엇을 하고 있는지 알고 있다."

 

큰 그림

인슐린을 생산하는 젖소만이 인슐린 시장을 다각화할 수 있는 유일한 희망은 아니다.

휴스턴 생명공학 스타트업인 rBio는 바이오시밀러 인슐린(매우 유사하지만 이미 FDA가 승인한 인슐린의 정확한 복사본은 아닌 인슐린)을 생산하기 위한 박테리아 종을 개발했다. 이 인슐린은 기존 방법보다 두 배 더 많은 단백질을 생산한다.

 

rBio는 현재 첫 번째 제품인 R-biolin의 임상 시험을 준비하고 있으며, 만약 그것이 잘 수행된다면, 스타트업은 증가된 수율로 인해 현재 옵션보다 훨씬 적은 가격으로 인슐린을 판매할 수 있다는 것을 의미할 것으로 기대하고 있다.

 

비영리 제약회사인 Civica Rx도 비용 절감을 위해 여러 가지 인슐린 바이오시밀러를 개발하고 있다. 2023년 캘리포니아 주는 승인을 받은 경우 해당 인슐린을 바이알당 30달러에 주민들에게 제공하기로 그룹과 계약을 체결했다.

당뇨병 전문가이자 내분비학회 CMO인 로버트 래쉬(Robert Lash)는 WIRED에 “인슐린을 만드는 회사가 많아지고 환자에게 더 많은 선택권이 제공될수록 시간이 지날수록 비용이 낮아질 것”이라고 말했다.