0. 목차
- '바이오시밀러'란 무엇인가?
- '1세대 바이오시밀러'와 '2세대 바이오시밀러'
- '바이오시밀러' 생산 공정
- CAPA 및 생산 효율 경쟁
- 대한민국이 주도하는 바이오시밀러 시장
1. '바이오시밀러'란 무엇인가?
'의약품(Medicine)'은 주성분의 특성을 기준으로 '바이오의약품(Biomedicine)'과 '합성의약품'으로 구분한다. '합성의약품'은 1800년대부터 사용해왔으며, 바이오의약품은 1980년대에 최초로 개발되었다. '바이오의약품'은 생물체 유래 유효물질을 원료로 제조되는 의약품으로, 합성의약품 대비 개발에 요구되는 기술 복잡성이 높은 것이 특징이다.
'합성의약품'과 '바이오의약품'에서 신규성에 따른 기준으로 '신약', '개량', '복제약'으로 구분된다. '합성의약품'은 화학식만 알면 합성신약과 동일한 의약품을 제조할 수 있어 '제네릭(Generic)'으로 명명하며, 합성신약 대비 '제형', '효능', '투여 경로', '용법' 등이 개량된 경우 개량신약으로 지칭한다. 한편 '바이오의약품'은 생체 유래 물질을 기반으로 하여, 합성의약품과 달리 바이오신약과 동일한 의약품 생산이 어렵다. '바이오의약품'의 복제약에 해당하는 '바이오시밀러(Biosimilier)'는 '바이오신약(New Biologics)' 대비 100% 동일하지 않으나 생물학적 동등성을 확보하여, '바이오신약'과 비슷하다는 의미인 '바이오시밀러(Biosimilar)'로 명칭한다. '바이오베터(Biobetter)'는 바이오신약을 기반으로 효능이나 '안전성', '편의성' 개량한 의약품으로, 기존의 바이오신약 대비 '더 낫다(Better)'는 의미로 '바이오베터'로 일컫는다.
| 분류 | 구분 | 세부 |
| 합성의약품 | 신약 | 합성신약 |
| 개량 | 개량신약 | |
| 복제 | 제네릭 | |
| 바이오의약품 | 신약 | 바이오신약 |
| 개량 | 바이오베터 | |
| 복제 | 바이오시밀러 |
- 합성신약(NCE: New Chemical Entities): 이미 허가된 의약품과는 화학 구조나 본질 조성이 전혀 새로운 신물질 의약품 또는 신물질의 유효성분으로 합유한 복합제제 의약품
- 개량신약(IMD: Incrementally Modified Drug): 기존 신약 대비 제형 또는 효능이 개량되었거나, 의약기술 측면에서 진보성이 있는 의약품
- 제네릭(Generic): 특허가 만료된 오리지널 합성의약품을 모방해 만든 의약품으로, 기허가된 의약품과 주성분, 함량, 제형 및 용법과 용량이 동일한 의약품
- 바이오신약(New Biologics): 생물체 유래 물질을 원료로 만든 새로운 신물질 또는 복제 의약품
- 바이오베터(Biobetter): 기 허가된 바이오신약 대비 '안정성', '유효성', '의약 기술' 등에 진보성이 있는 의약품
- 바이오시밀러(Biosimilar): 바이오신약 대비 동등성이 입증된 의약품
1-1. '제네릭'과 '바이오시밀러'의 차이점
일반적으로 새로운 의약품이 개발되면 개발자에게 일정 기간 특허권을 부여하여 개발자에 대한 권리를 보호해 준다. 이런 법적 보호 기간이 종료되면, 의약품의 주성분을 복제해서 의약품을 생산할 수 있게 되는데, 이때 처음 개발된 의약품을 '오리지널(Original)'이라 말하고, 법적 보호 기간 이후에 복제된 약을 '제네릭(Generic)'이라고 말한다.
'제네릭(Generic)'은 '오리지널(Original)'과 비교하여 동등성 시험을 통과하면 인정받을 수 있다. 하지만 '바이오의약품(Biomedicine)'의 경우에는 화학 제품을 합성한 것이 아니라, 세포를 통해 바이오 의약품을 만드는 것이기에 동일한 제품을 제네릭처럼 복제할 수 없다. 이렇나 이유로, 동일하지는 않지만 비슷하다는 의미에서 '시밀러(Similar)'라는 표현을 사용하여 '바이오시밀러(Biosimilar)'라는 용어를 만들었다. 미국 'FDA(Food and Drug Administration)'에서는 바이오시밀러라는 표현과 함께, 기존 바이오의약품철머 사용할 수 있는 제품이란 뜻으로 '인터체인저블(Interchangeable)'이라는 표현을 사용하기도 한다.
'제네릭(Generic)'과는 달리, 동일한 성분을 복제한 것이 아니며, 살아있는 세포를 통해서 유사한 특성을 보이는 바이오의약품을 생산해야 하기에, 바이오시밀러로 인정을 받기 위해서는 제네릭 승인 과정보다 까다러운 과정을 거치게 된다. 동일한 맥락에서, 제네릭은 환자를 대상으로 한 임상시험이 별도로 필요 없는 반면, 바이오시밀러는 동일한 제품이 아니기 때문에 그 효과와 안정성을 검증하는 임상시험 과정이 필요하다.
1-2. 바이오신약의 특허 만료는 바이오시밀러 시장 성장의 촉진제
2023년 기준, '바이오의약품(Biomedicine)'은 '항체치료제'가 시장의 절반 이상을 차지하고 있다. 다수의 '항체치료제'들은 블록버스터급 의약품이지만, 기존 항체치료제의 특허만료에 의해 빠르게 '바이오시밀러(Biosimilar)'로 대체되고 있다. '휴미라(Humira)', '아바스틴(Avastin)', 허셉틴'(Herceptin), '리툭산(Rituxan)', '레미케이드(Remicade)' 등 기존 블록버스터 항체치료제들이 미국과 EU에서 특허가 만료되었거나 만료 시기가 다가오고 있다.
바이오신약의 특허 만료는 바이오시밀러 시장 성장의 촉진제이다. 특허 만료 일정에 맞춰 바이오시밀러가 개발 진행됨에 따라, 시장은 지속 성장이 예상된다. '바이오시밀러(Biosimilar)'는 '바이오신약(New Biologics)' 대비 저렴하여 '각국의 의료비 재정 부담 축소', '의료 복지 혜택의 확대' 등을 기대할 수 있다. 'IMS Health'에서 발간한 2016년 보고서에 의하면, 바이오시밀러 약가가 바이오신약 대비 20~40% 저렴하게 책정됨에 따라, 미국과 'EU 주요 5개국(독일, 프랑스, 이탈리아, 스페인, 영국)'에서 의료비용 절감 효과가 최대 1070억 달러일 것으로 예측하였다. 이에 유럽 및 미국을 포함한 다수의 국가는 바이오시밀러 허가 가이드라인 및 정책 등을 수립하여, 바이오시밀러 처방을 적극적으로 권장하고 있다.
고령화 사회 진입 가속화로 인한 만성질환 환자 증가와 특허만료, 의약품의 기회 의료비 지출 절감 요구 증대로, 각국의 의료비 지출 절감에 대한 요구가 새로운 기회 요인으로 작용한다. 하지만 관련 규정 확립 등으로 수요 확대 전망 대체 처방에 대한 부정적인 입장, 기존 의약품의 부작용을 고스란히 내포하고 있다는 점은 단점이다.
| 약품명 | 제약사 | 치료용도 | 2018년 매출 (십억 달러) |
특허 만료 시기 (유럽) |
특허 만료 시기 (미국) |
| 휴미라 | 에브비 | 류머티즘 관절염 | 19.9 | 2019 | 2023 |
| 옵디보 | 오노약품 | 면역항암제 | 7.6 | 2026 | 2026 |
| 키트루다 | 머크 | 면역항암제 | 7.2 | 2028 | 2036 |
| 엔브렐 | 암젠 | 류머티즘 관절염 | 7.1 | 2015 | 2028 |
| 허셉틴 | 제넨테크 | 유방암 치료제 | 7.1 | 2014 | 2018 |
| 아바스틴 | 제넨테크 | 대장암, 폐암 | 6.9 | 2022 | 2019 |
| 리툭산 | 로슈 | 백혈병 치료제 | 6.8 | 2013 | 2019 |
| 아일리아 | 바이엘 | 황반변성치료제 | 6.6 | 2022 | 2020 |
| 레미케이드 | 존슨앤존슨 | 류머티즘 관절염 | 5.9 | 2015 | 2018 |
| 스텔라라 | 존슨앤존슨 | 건선치료제 | 5.2 | 2024 | 2023 |
| 뉴라스타 | 암젠 | 호중구감소증 | 4.5 | 2022 | 2020 |
| 란투스 | 사노피 | 당뇨병 치료제 | 4.0 | 2015 | 2015 |
| 루센티스 | 제넨테크 | 황반변성치료제 | 3.7 | 2022 | 2020 |
| 빅토자 | 노보노디스크 | 비만치료제 | 3.7 | 2022 | 2023 |
| 보톡스 | 알러간 | 신경독성 단백질 | 3.6 | 2015 | 2018 |
2. '1세대 바이오시밀러'와 '2세대 바이오시밀러'
- 1세대 바이오시밀러: '1세대 바이오시밀러'는 단백질 의약품으로, 분자 구조가 단순해 낮은 비용으로 쉽게 제품 개발이 가능하다. 일반적으로 개발 소요시간은 3~5년이며, 개발비용은 1000억~1500억 원 규모이다.
- 2세대 바이오시밀러: '2세대 바이오시밀러'는 항체 의약품으로, 분자 구조가 복잡해 개발이 어렵고 막대한 글로벌 임상 비용으로 진입 장벽이 높게 형성되어 있다. 일반적으로 개발 소요시간은 5~10년이며, 개발비용은 3000억 원 이상 규모이다.
'항체(Antibody)'는 '면역 시스템(Immune System)' 중 하나로 유해 물질에 결합하는 특성이 있는 단백질이다. '항체의약품'은 단백질 항원 혹은 암세포 표면에 발현되는 표지 인자를 표적으로 하는 의약품이다. 최근 '바이오의약품'은 '엔브렐', '휴미라', '아바스티' 등 항체의약품 중심으로 성장하고 있다. 블록버스터급의 항체의약품의 특허 만료로 인하여, 바이오시밀러의 개발도 1세대 바이오시밀러에서 2세대 바이오 시밀러로 빠르게 재편되고 있다.
한편, 2세대 바이오시밀러는 의약품의 복잡도에 의해 고도의 생산기술과 대량 설비가 요구된다. 특히 2세대 바이오시밀러인 '항체 바이오시밀러' 생산을 위해서는 '동물 세포 대량 생산 기술' 및 '생산설비 확보'가 필수적이다. 이를 보유한 기업은 전 세계적으로 '셀트리온', '삼성바이오로직스'를 포함한 소수의 기업에 불과하다.
'1세대 바이오시밀러' 시장은 '자가면역 질환 치료제'로 한정적이었다. 하지만 '2세대 바이오시밀러'인 '항체 바이오시밀러'의 출시로 인하여 '항암제', '안과용 치료제', '희귀질환 치료제' 등으로 바이오 시밀러의 영역이 확장되었다.
| 구분 | 1세대 바이오시밀러 | 2세대 바이오시밀러 |
| 임상연구 | 인체 임상 시험 필수(1상·3상) | 인체 임상 시험 필수(1상·3상) |
| 규제 | 면허 필요 (임상에서 허가까지 3~4년 소요) | 면허 필요 (임상에서 허가까지 3~4년 소요) |
| 제조과정 | 미생물 배양설비 | 동물 세포 배양설비 |
| 생산기간 | 1주일(미생물 균주 배양) - 호르몬류 | 50~75일(동물 세포배양) - 항체류 |
3. '바이오시밀러' 생산 공정 개요도
일반적인 바이오의약품의 생산 공정은 '세포주 가공', '세포배양', '정제' 3단계로 구성되어 있다. 각 공정은 다음과 같다.
- 세포주 가공: '세포주 가공' 공정은 목적 단백질을 생산할 수 있도록 유전자를 변형한 세포를 냉동 보관 했다가, 생산에 필요한 만큼 해동해 세포배양에 적합한 형태로 가공한다.
- 세포배양: '세포배양' 공정은 대량 세포배양을 위해 배양기에 순차적으로 '스케일업(Scale Up)'하며, 이후 목적 단백질을 분리한다.
- 정제: '정제' 공정은 세포배양 후 분리한 목적 단백질에 혼합된 불순물을 제거하고 원료의약품을 생산하는 단계이다.
'삼성바이오로직스'의 경우 바이오시밀러 생산 공정 중 세포배양 단계를 N-1 perfusion 배양법을 개발하여, 배양 기간을 2주 미만으로 단축하였으며, '확장 배양' 단계를 제거하여 경쟁기업 대비 생산 효율성이 높은 수준의 배양 기술을 확보하였다.
4. CAPA 및 생산 효율 경쟁
'바이오시밀러' 산업에서 가격경쟁력은 주요 요소이며, 이는 바이오시밀러 생산 기업의 자체 생산설비 및 CAPA와 생산효율성과 직결되어 있다. '셀트리온(Celltrion)'과 '삼성바이오로직스(SAMSUNG BIOLOGICS)'는 바이오시밀러 '의약품 위탁 생산(CMO: Contract Manufacturing Organization)'로 사업을 시작하여, 최근에는 세계 Top-Tier 수준의 생산설비 및 CAPA를 확보하였다.
'셀트리온(Celltrion)'은 중국 진출 및 생산 CAPA 확보 등을 위해 2020년 1월에 중국 후베성·우한시와 바이오의약품 생산공장 설립 협약을 체결하였다. '셀트리온'은 중국 정부의 지원을 통해 현지 법인을 설립하고, 설비투자에 약 6000억 원 이상을 투입하여 중국 내 최대 규모인 12만 L급 바이오의약품 생산시설을 건설할 예정이었다. 셀트리온은 우한 공장 설립을 통해 중국 내수 시장 공급을 위한 '의약품 위탁 생산(CMO)', 중국 내 의약품 판매를 위한 직판망을 구축, 현지 내수 시장 공략에 나서려 했다. (하지만 2023년 3월, 중국 우한시에 설립하려던 바이오의약품 생산 공장 건설 계획이 백지화되었다.)
한편, '삼성바이오로직스'는 '초격차' 기업에 오르기 위해 인천 송도에 1, 2, 3, 4 공장에 이어 2023년에는 5공장 건설도 확정하였다. 송도 4공장의 경우, 바이오의약품 연간 생산량 25만 6000L를 생산할 수 있는 세계 최대 규모의 공장으로, 기존에 삼성바이오로직스가 보유하고 있는 단일 최대 바이오의약품 생산공장 기준을 다시 한번 경신하였다. 그러나 '베링거 인겔하임(Boehringer Ingelheim)'이 2021년에 추가 생산시설을 확보하여 CAPA가 45만 L로 확대되었다. 이렇듯 당분간은 글로벌 1위 생산 CAPA를 보유한 업체가 엎치락뒤치락할 것으로 보이며, 바이오의약품 시장 확대와 업체 간 경쟁이 심화됨에 따라 당분간 CAPA 및 생산 효율 경쟁이 지속될 것으로 예상된다.
5. 대한민국이 주도하는 바이오시밀러 시장
바이오의약품을 포함한 세계 의약품 시장에서 국내 업체의 존재감을 미미한 수준이나, 그중 일부분인 '바이오시밀러' 시장은 경향성이 다르다. '바이오시밀러' 개발·생산·판매 등을 영위하는 '셀트리온(Celltrion)'과 '삼성 바이오로직스(SAMSUNG BIOLOGICS)', '삼성 바이오에피스(SAMSUNG BIOEPIS)'의 2019년 합산 매출액은 2019년 바이오시밀러 시장 규모의 약 20% 정도이며, 향우 지속적인 매출 증가가 예상된다.
2023년 기준, 매출 상위 바이오신약의 대다수가 2세대 바이오의약품인 항체 의약품이며, 블록버스터급 항체의약품 중 특허 만료 혹은 근접한 제품을 중심으로 빠르게 '바이오시밀러(Biosimilar)'가 개발 중이다. 2세대 바이오시밀러는 '대량 생산 기술' 및 '생산설비'가 요구되며, 국내 주요 바이오시밀러 기업들은 세계 Top-Tier의 'CAPA 공정'과 '공정 최적화 기술' 확보를 기반으로 품질 및 가격경쟁력을 확보하고 있다. '캐파(CAPA)'란 CAPACITY의 약자로, 제조 현장에서의 생산능력을 뜻한다. 그 외, 글로벌 임상 경험 및 판매 네트워크 구축 등을 기반으로 '바이오베터(Biobetter)', '바이오신약(New Biologics)' 등의 고부가가치 의약품 개발, 바이오 의약품 '의약품 위탁 생산(CMO: Contract Manufacturing Organization)', '위탁개발 생산(CDMO: Contract Development and Manaufacturing Organization)' 등의 다양한 사업으로 확장 중이다.
최근 국내 기업들이 바이오시밀러로 세계 제약시장에서 선전하는 이유는, 블록버스터급 바이오신약의 특허가 만료된느 시점을 사전에 인지하고 오랜 기간 준비해 온 성과라고 판단할 수 있다. 국내의 바이오 기업들은 '바이오시밀러'로 포문을 연 세계 제약시장에, 고부가가치 의약품인 '바이오베터(Biobetter)', '바이오신약(New Biologics)' 등으로 도전하기 위해 준비 중이다. '삼성바이오에피스'와 '셀트리온'을 중심으로 '바이오베터', '바이오신약' 등으로 개발 파이프라인을 확대하고 있다. 그 외 바이오 기업들도 '바이오시밀러', '바이오신약' 개발에 동참하고 있다.