항체는 우리 몸의 면역체계 중 일부를 담당하는 단백질로 대상 물질을 정확히 인식하는 특징 때문에 치료제로서 널리 이용되고 있는 약물 형태 중 하나다. 따라서 항체 신약을 개발하기 위한 첫 단계로 질환 관련 분자를 대상으로 한 항체 발굴이 필요하다. 우리 병원에서 항체 제작 서비스를 지원하고 있는 응용항체 및 치료물질개발 코어랩을 소개한다.

항암 항체 신약의 공동 개발을 제안합니다.

벤처회사 O사는 암환자에서 발현이 높은 단백질을 발굴했지만 자체적으로 항체를 선별할 수 있는 시스템은 갖추고 있지 않아 신약 개발에 속도를 내지 못하고 있었다. 항체 제작 회사의 용역 서비스를 통해 항체를 확보할 수 있지만 초기 유효물질 선별, 항체 최적화의 여러 단계마다 높은 비용이 소요되고 회사 간 소통에 어려움이 있어 응용항체 및 치료물질개발 코어랩을 찾았다. 중요 연구 단계마다 긴밀히 협의하며 초기 유효물질을 성공적으로 확보했으며 향후 개발과정 또한 공동연구로 진행하기로 했다.

세포치료제 연구를 위한 항체를 찾고 있습니다.

뛰어난 치료 효과로 인해 전 세계적으로 활발하게 연구, 개발되고 있는 키메라항원수용체 T(CAR-T) 세포치료제는 우리 병원 CAR-T 센터를 포함해 원내 여러 연구자들이 연구 중이다. 면역세포치료와 유전자치료가 혼합된 형태의 치료제여서 다양한 기술이 필요한데, 이 중 CAR-T 세포치료제가 타겟분자를 특이적으로 인식하도록 해주는 항체 부분은 응용항체 및 치료물질개발 코어랩의 연구지원을 받을 수 있다. 연구 목적으로 기존의 알려진 항체를 이용하고자 할 경우 문헌 조사를 통해 항체 서열을 찾아 키메라항원수용체 유전자를 클로닝해서 연구자에게 제공하거나 새로운 CAR-T 세포치료제 개발을 원하는 경우 신규 항체 선별과 키메라항원수용체 유전자 클로닝을 통해 연구에 이용할 수 있는 유전자를 제공한다.

많은 양의 단백질 생산이 필요합니다.

알레르기내과 O교수팀은 천식 치료활성을 지닌 단백질 제제를 연구 중이다. 여러 종류의 효능 평가와 분석 시험을 위해 다량의 단백질 확보가 필요하지만 기존에 사용하던 연구실 시스템으로는 생산되는 단백질의 양이 많지 않아 연구 진행에 어려움을 겪었다. 그래서 응용항체 및 치료물질개발 코어랩에 도움을 요청했고 동물 세포 일시 발현 시스템과 단백질 정제 장비를 이용해 단백질 수율을 향상시켜 연구를 지속할 수 있었다.

▲ (좌) 김효리 책임중개의과학자가 파지 디스플레이를 이용한 항체 스크리닝을 위해 박테리아를 배양하고 있다.
▲ (우) 융합의학과 이아량 연구원(앞)과 이아늠 연구원이 항체 스크리닝과 라이브러리 제작 실험을 진행하고 있다.

진료와 연구를 통해 질환의 발생과 진행에 연관된 단백질을 발굴하면 이를 타겟으로 하는 신약을 개발할 수 있다. 응용항체 및 치료물질개발 코어랩에서는 무엇부터 시작해야 할지, 어떤 과정을 거쳐야 할지 막막한 연구자들을 위해 타겟 단백질 확보부터 여기에 결합하는 항체를 선별하는 연구와 이를 임상 적용이 가능한 수준으로 발전시키는 최적화 단계까지 지원하고 있다. 항체 신약은 타겟을 정확하게 인식해 작용하기 때문에 저분자 화합물에 비해 낮은 부작용으로 치료 효과를 얻을 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 타겟에 특이적으로 결합하는 항체를 선별하고, 치료능을 평가하고, 인체 내에서 안전하고 안정적으로 작용하는 항체 약물을 만드는 과정은 매우 길고 많은 난관이 있다.

먼저 타겟의 고유 기능과 특성을 파악하고 항체 약물로 접근 가능한 타겟인지 분석한 후 항체 선별 작업에 들어간다. 치료 효능을 가진 유효물질 항체를 확보하면 항체의 결합력을 높이거나 면역원성을 제거하는 등의 항체 최적화 과정과 항체가 타겟의 어느 부위에 결합하는지를 분석하고, 항체 단백질 자체의 물리화학적 특성을 분석하는 등 여러 단계가 이어진다.

시작 단계인 항체 선별을 위해 응용항체 및 치료물질개발 코어랩은 박테리오파지를 이용한 파지 디스플레이(phage display) 기술을 이용해 단클론 항체를 스크리닝하고 있는데 고전적인 하이브리도마 제작 기술과 비교해서 다양성이 높은 라이브러리를 활용할 수 있다. 또한 처리율이 높아 타겟에 결합하는 항체를 많이 확보할 수 있는 장점이 있다.

응용항체 및 치료물질개발 코어랩을 이끌고 있는 융합연구지원센터 김효리 책임중개의과학자는 항체 개발 전문가로 암, 면역질환, 감염병, 세포치료제 등 다양한 질환을 대상으로 한 항체 신약 개발 경험을 갖고 있다. 코어랩 구성원인 융합의학과 박성훈, 이아늠, 이아량 연구원과 함께 원내 연구자의 수요에 맞추어 단클론 항체 선별, 재조합 단백질 생산 등의 연구지원을 하고 있다.

응용항체 및 치료물질개발 코어랩

•담당교수 : 융합연구지원센터 김효리 책임중개의과학자

•위치 : 교육연구관 4층

•연구 지원 서비스

   - 동물 면역 및 사람 항체 라이브러리 제작

   - 파지 디스플레이 기술을 이용한 항체 스크리닝

   - 동물세포 발현 벡터 클로닝

   - 일시발현 시스템을 이용한 재조합 단백질 발현 및 정제

   - 항체 스크리닝 / 신약 개발 전략 컨설팅