▣ 재조합 항체란 (Recombinant Antibody)?
재조합 항체 (recombinant antibody)는 항체의 항원 결합 부위만을 타겟으로 유전자 재조합으로 구성한 후 in vitro에서 스크리닝하여 얻은 항체입니다. 항체 라이브러리로 명명되는 유전자 풀 (antibody gene pool)로부터 특정 항원에 결합하는 항체를 선별하는 방식으로서 결과적으로 1) 실험동물을 이용하는 기존의 항체 제조 방식에 비해 경제적 그리고 시간적 측면에서 효율적이며 2) 상대적으로 항체 유전자의 확보가 용이하기 때문에 후보 항체들에 대한 다양한 재조합 연구가 가능하고 3) 사람과 같이 항체 제조의 객체로서 이용하기가 불가능한 경우에도 항체의 확보가 가능하다는 큰 장점들이 있습니다.
재조합 항체가 항원에 결합하는 특성은 동물에서 얻은 단클론 항체 (monoclonal)나 다클론 항체 (polyclonal)와 별반 다르지 않지만 항체의 구성에 있어서 불변부위 (constant region)를 포함하는 온전한 면역글로블린 (immunoglobulin)의 형태가 아닌 가변부위 (variable region) 만을 갖는 항체 조각 (antibody fragment)이란 점에서 차이가 있습니다.하지만 재조합 항체도 인간, 생쥐, 토끼의 면역글로블린의 불변부위 유전자에 융합하여 발현/정제함으로써 자연적인 면역글로블린과 유사한 구조의 항체 형태로 재구성할 수 있습니다.
당사는 인간 재조합 항체 (scFv)와 낙타과 동물인 알파카의 재조합 항체 (sdAb 또는 Nanobody), 그리고 저분자 펩타이드 압타머 (Peptide Aptamer)를 대상으로 연구/개발을 진행하고 있습니다.
재조합 항체는 향후 생명과학 연구의 필수 도구로서 뿐만아니라 다양한 진단 그리고 질환 치료제의 유력한 후보 생체물질로서 중요한 자리매김을 할 것으로 기대하고 있습니다.
▣ Single Domain Antibody (sdAb)
- 12-15 kDa 크기의 낙타 유래 항체 절편.
- 면역 글로블린 중쇄의 가변역 (VHH) 만으로 구성되어 있지만 항원에 대해 고특이적, 고친화적으로 결합함.
▣ Single Chain Antibody (scFv)
- 인간 면역 글로블린 (IgG)의 중쇄와 경쇄의 가변역 (variable region) 만으로 구성된 24-25 kDa 크기의 분자량을 갖는 단쇄 항체.
▣ Screening and Production
- sdAb와 scFv 항체의 스크리닝은 전체 과정이 시험관에서만 이루어지며 단 한마리의 실험동물도 사용하지 않음.
- 항체는 대장균 발현시스템을 이용하여 발현하며 6xHis 친화크로마토그래피 기법으로 정제함.
- 정제한 항체는 WB, IF, ELISA 등의 다양한 활용법을 테스트함.
▣ 재조합 항체의 일반적인 장점
- 실험 동물의 사용없이 대장균 배양시스템만을 항체 스크리닝과 생산에 이용함.
- 항원 주사에 의한 면역 반응 유도 (immunization) 과정이 없고, 성장속도가 느린 동물세포를 이용하지 않기 때문에 유효 항체의 스크리닝과 항체 생산 시간이 짧음 (평균 10-15 일).
- 항원성 (antigenicity)이 약하거나 동물세포에 독성 (toxicity)이 있는 항원들을 대상으로도 아무 제약없이 항체 스크리닝이 가능함.
- 면역 반응에 이용할 수 없는 호스트 (특히 인간)의 항체를 용이하게 확보할 수 있음.
- 항체 유전자 서열의 확보가 쉽고 이 서열을 이용하여 다양한 재조합 연구들이 가능함.
- 면역글로블린 항체가 평균 150 kDa의 거대 분자량을 갖고 있는 것에 반해 scFv 또는 sdAb 항체는 15-20 kDa의 작은 분자 크기를 가지므로 생산이 용이하고 또한 조직침투성이 좋아서 이미징스터디에 적합함.
▣ 당사에서 제작하여 보유하고 있는 재조합 항체 라이브러리들의 요약
▣ 당사가 보유한 재조합 항체 라이브러리들과 스크리닝 기술의 강점과 차별성
- 100-1,000억개의 독립 클론들을 포함하는 세계적 수준의 항체 라이브러리들을 확보하고 있음.
- 정제 단백질을 항원으로 스크리닝 했을 때 평균 90%의 성공율로 항체 스크리닝이 가능한 수준의 초고도 다양성 (diversity)을 가지고 있음.
- 700개 정도의 항원 단백질들을 대상으로 한 예비실험 결과, 항체들의 평균 친화도는 Kd = 0.1-10 nM 로서 높은 효용성의 항체 후보들을 다량 포함하고 있음.
- 정제 단백질은 물론 denature 상태의 단백질, 펩타이드, 저분자 화학물질, 전체 세포, 생체 조직, 세균 등 다양한 형태의 항원들을 스크리닝에 사용할 수 있음.
- ELISA 분석은 물론 western blotting (WB), Immunoprecipitation (IP), Immunostaining (IF, IHC)과 같은 다양한 연구 방법들에 폭넓게 이용 가능한 항체 후보들이 많음.
- One Day One Panning의 초고속 스크리닝 전략으로 4일만에 항체 스크리닝의 성공 여부를 빠르게 확인할 수 있음.
- 최소 숫자의 후보 항체 클론들의 검증만으로도 고친화적/고특이적 항체의 선별이 가능하기 때문에 소요비용과 시간을 최소화 하였음.
- 당사의 Overlap CloningTM 방법을 이용해서 간편하고 신속하게 후보 항체들의 유전자 서브클로닝이 가능함.
- 진핵생물의 이종단백질 발현을 위해 최적화한 대장균주의 사용으로 수용성이며 활성 상태의 재조합 항체 및 IgG Fc 융합 항체의 효율적인 대량생산이 가능함.
▣ 재조합 항체의 활용 분야
▣ 파아지 디스플레이를 이용한 재조합 항체 스크리닝 모식도
▣ 박테리라 Two 하이브리드 (B2H) 방법을 이용한 재조합 항체 스크리닝 모식도
