분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2007-04-27 10:06:24 , Hit : 4920
 항체를 쉽고 저렴하게 제조하는 새로운 방법

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2007-04-23

텍사스대학의 조지 조르지우박사의 연구팀이 질병에 대항하는 항체를 세균에서 대량 생산하는 방법을 개발하여 4월 15일자 ‘Nature Biotechnology’에 발표했다. 제약사들이 류마티스 관절염, 암 등 여러 질병에 대한 새로운 항체 의약품을 개발하는데 이용하는 방법과 비교하여 이 방법은 시간과 업무를 대폭 줄여준다고 한다.

연구팀이 이번에 발표한 연구는 단백질 분비 발현기술을 토대로 한 세포표면 발현(cell surface display)기술의 하나이다. 세포표면 발현기술은 파아지(phage), 세균, 효모와 같은 미생물의 표면 단백질을 표면 발현 모체(surface anchoring motif)로 사용하여 외래 단백질을 안정적으로 발현시키는 기술로서 최근에 등장한 새로운 분야이다. 이 기술의 시작은 1980년대 듀크대학의 조지 스미스는 M13 파아지(phage)의 표면에 외부에서 삽입한 단백질을 발현시키는 데 성공하면서부터이다. 처음에는 파아지의 표면이 박테리아보다 단순하기 때문에 파아지의 표면에 외래 단백질을 발현시키는 연구가 먼저 진행되게 되었다.

제조된 파아지 라이브러리를 찾고자 하는 분자와 반응성이 있는 물질(예: 펩타이드에 대한 항체, 항체에 대한 항원 등)이 부착되어 있는 표면에 반응시킨 후 씻어내면 결합성이 있는 파아지들만 남게 된다. 이 파아지들을 다시 회수하여 세균에 감염시키면 같은 성질을 갖는 파아지들이 생산이 되고, 앞의 과정을 반복하게 되면 특이적으로 결합하는 파아지의 비율이 높아져서 마침내는 원하는 펩타이드나 항체만을 분리할 수 있게 된다. 1990년 초반에 파아지의 이러한 특성을 이용한 펩타이드 라이브러리가 등장하면서 본격적인 파아지 발현의 시대가 시작되었다. 현재까지 펩타이드, 항체를 포함한 여러 유용 단백질 또는 특별한 기능을 갖는 분자들의 라이브러리를 만드는데 효과적인 수단으로 활용되고 있다.

그러나, 파아지를 이용하는 경우 유전자가 자신의 복제와 외피(coat)에 필요한 단백질을 만들기 위해서 필수적인 것으로만 구성되어 있다. 더하여 파아지 자체의 크기도 세균와 비교하여 매우 작기 때문에 표면에 발현될 수 있는 외래 단백질의 길이가 매우 제한되고 응용범위에도 한계가 나타났다. 이러한 문제점 때문에 많은 과학자들은 점차 세균을 이용한 세포표면 발현기술에 많은 관심을 가지기 시작하였으며 지금 많은 연구가 진행 중이다.

박테리아(특히 대장균)의 경우 파아지와는 달리 세포내막, 막간공간(periplasmic space), 세포외막으로 이루어진 매우 복잡하고 독특한 막구조를 가지고 있다. 이런 막구조를 가지고 있는 대장균과 같은 박테리아에 세포표면 발현기술을 도입하기 위해서는 우선 세포 표면에 발현시키고자 하는 외래 단백질을 세포 표면까지 안정적이며 효율적으로 이동시킬 수 있는 표면 발현 모체의 사용이 필요하게 되었다.

이번에 연구팀이 개발한 E-clonal antibody method라 명명된 방법은 대장균의 막간공간에서 항체가 생산된다고 한다. 이후 형광을 띤 항원에 항체를 결합시켜서 유세포 분석기(flow cytometry)를 이용하면 손쉽게 대량으로 분리할 수 있다고 한다. 기존 포유류 세포에서 항체 생산은 많은 비용이 들고 시간도 수개월이 소요되는 반면에 연구팀이 개발한 세균에서 직접 생산하는 방식은 수주에 생산을 완료할 수 있으며 실제로 연구팀이 관절염과 천식을 치료하는 항체를 만들어내는 초기 성공을 거두었다. 세균을 이용하는 이번 시스템을 시험하기 위해서 연구팀의 야리브 마조르박사는 PA라 불리는 탄저독소에 대한 항체를 생산했으며 APEx라 불리는 방법을 이용하여 세균 결합 항체가 PA에 결합하는 것을 확인했다. 현재 연구팀은 이들 세균들을 활용하여 유망 치료용 단백질의 대량 생산 단계를 최적화시키고 있다.








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