케미컬 의약품: 화학합성으로 만드는 '저분자 약'의 기본[제약바이오 해독기]

합성의약품의 탄생과 대량생산의 비밀
아스피린부터 타이레놀까지 일상 속 약의 혁신

사진=유토이미지

케미컬 의약품은 흔히 '합성의약품'이라고 부른다. 말 그대로 화학반응을 통해 합성해 낸 '저분자 의약품'을 뜻한다. "저분자"라는 표현이 어렵게 들릴 수 있지만, 핵심은 간단하다. 약을 이루는 물질(분자)의 크기가 작고 구조가 비교적 단순하다는 의미다. 덕분에 화학식으로 구조를 명확하게 그릴 수 있고, 일정한 규격(스펙)에 맞춰 대량으로 찍어내는 방식으로 품질을 유지하기 좋다.

우리가 감기나 두통, 소화불량에 걸렸을 때 일상에서 쉽게 찾는 아스피린, 타이레놀 같은 약물 상당수가 바로 이 케미컬 의약품이다. 대량 생산이 가능해 가격이 합리적이라는 장점도 있다.

왜 케미컬 의약품은 알약이 많을까?

무엇보다 가장 큰 특징은 환자에게 익숙한 알약이나 캡슐 같은 '먹는 약(경구제)'의 비중이 압도적으로 높다는 점이다. 여기에는 그럴 만한 이유가 있다.

우리가 입으로 삼킨 약은 험난한 여정을 거친다. 강력한 위산을 견뎌야 하고, 소화 효소가 분비되는 장을 무사히 통과해야 한다. 케미컬 의약품은 분자 구조가 단단하고 안정적이어서 이 혹독한 환경에서도 약효를 잃지 않는다. 게다가 분자 크기가 작아 장 점막을 쉽게 통과해 혈액 속으로 흡수된다. 이렇게 혈류에 올라탄 약은 온몸을 돌며 필요한 부위에 도달하게 된다.

세포막을 뚫고 들어가는 정밀 침투력

케미컬 의약품의 또 다른 강력한 무기는 몸속에서 '어디까지 갈 수 있느냐' 하는 도달 범위에 있다. 분자 크기가 작기 때문에 세포를 단단히 둘러싸고 있는 막(세포막)을 쉽게 통과한다.

쉽게 말해, 세포 밖에서 겉도는 데 그치지 않고 세포 내부(세포질이나 핵) 깊숙한 곳에서 문제를 일으키는 단백질이나 효소를 직접 겨냥할 수 있다는 뜻이다. 암, 염증, 대사질환 등을 치료할 때 '세포 내부 표적'을 노리는 정밀한 전술이 가능한 이유도 바로 케미컬 의약품의 이 작은 덩치 덕분이다.

작은 고추가 맵다? '오프 타깃'이라는 양날의 검

하지만 장점은 때로 리스크가 되기도 한다. 크기가 작고 어디든 쉽게 침투할 수 있다 보니, 애초에 의도했던 표적(단백질)이 아닌 엉뚱한 곳에 달라붙을 가능성이 존재한다. 이를 의학 용어로 '오프 타깃(Off-target, 표적 외 결합)'이라고 부른다.

비유하자면 마치 크기가 작은 마스터키가 의도치 않은 다른 자물쇠까지 열어버리는 것과 같다. 이 경우 약효와 무관한 반응이 일어나며 부작용으로 이어진다. 제약·바이오 신약 기사에서 "선택성(Selectivity)이 높다"거나 "부작용 프로파일을 확인해야 한다"는 말이 자주 등장하는 이유가 여기에 있다. 약이 병을 '얼마나 잘 고치는지'만큼이나, 몸속 다른 곳에서 '원치 않는 사고를 치지 않는지'가 매우 중요하기 때문이다.

대표적인 사례가 현재 종양학 부문에서 1차 치료제로 널리 쓰이는 항암화학요법이다. 잘 알려졌다시피 항암화학요법을 받는 환자는 골수 억제(백혈구·혈소판 감소), 탈모, 오심·구토, 구내염, 설사, 피로, 말초신경염 등 부작용을 앓는다. 케미컬 항암제(세포독성 항암제)는 빠르게 분열하는 암세포를 공격하도록 설계된 약물인데, 분열 속도가 빠른 정상 세포(골수, 위장관 점막, 모낭 등)까지 함께 공격(손상)하기 때문이다.

정리하자면

기사를 읽다 "케미컬 의약품"이라는 단어를 마주친다면 딱 두 가지만 떠올리면 된다. '작아서 먹기 편하고 흡수되기 쉬운 약', 그리고 '세포 안쪽까지 깊숙이 뚫고 들어갈 수 있는 약'이다. 작지만 강력한 이 화학물질은 지금 이 순간에도 인류의 치료 전략을 끊임없이 넓혀가고 있다.

이병현 기자 bottlee@newsway.co.kr