재조합항체

Recombinant antibodies

재조합항체는 유전자를 [1]코드하는 재조합항체를 사용하여 생성되는 항체 조각이다.그것들은 대부분 면역글로불린의 가변 영역의 무겁고 가벼운 사슬로 구성되어 있다.재조합 항체는 의학 및 연구 분야 모두에서 많은 이점을 가지고 있으며, 이는 특정 대상에 대한 탐사와 새로운 생산의 인기 있는 주제이다.가장 일반적으로 사용되는 형태는 단일 사슬 가변 단편(scFv)으로, 인간의 의학 및 [2]연구에 이용 가능한 가장 유망한 특성을 보여 왔다.하이브리드 도마 기술에 의해 제조된 모노클로널 항체는 시간이 지남에 따라 원하는 항체를 제조할 수 있는 능력을 상실하거나 항체가 그 기능에 영향을 미치는 원치 않는 변화를 일으킬 수 있는 반면, 파지 디스플레이에서 제조된 재조합 항체는 높은 특이성 및 낮은 면역원성을 [3][4]유지한다.

구조와 특징

포맷

재조합 항체에는 일반적으로 생산되는 몇 가지 알려진 형태가 있다.이것들은 Fab 재조합 항체,[4][5][3] scFv와 디아보디입니다.각각의 형식은 응용 분야에서 약간 다른 잠재력을 가지고 있으며, 인간과 [6]동물의학뿐만 아니라 다양한 연구 분야에서 사용될 수 있습니다.또 다른 연구된 가능성은 항이형 항체의 개발이다.항이형 항체는 다른 특이 항체의 파라토프에 결합한다.따라서 환자의 [7]혈청에서 항체의 존재 및 약물 부하를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.이들의 결합특이성에 기초하여 앞서 언급한 형태와 부분적으로 중복되는 3가지 유형의 항이형 항체를 구별할 수 있다. 즉, 기존의 항체, Fab 단편 항체를 포함하는 그룹, 약물 결합 부위 외부의 백일경에 결합하는 항체 및 이미 조립된 복합체에만 결합하는 항체이다.목표물에 [7]결합되어 있는 약물을요가장 일반적으로 사용되는 것은 scFv, Fab fragment 및 이중 특이 항체입니다.

단일 체인 변수 fragment(scFv)

scFv는 항원 [8]결합이 가능한 재조합 항체 형태 중 가장 작다.분자량은 약 27kDa입니다.[9]그것들은 면역글로불린의 가변 영역의 가볍고 무거운 사슬에 의해 형성된다.두 체인은 유연한 펩타이드 [2]링커에 의해 연결된다.유연한 펩타이드 링커는 일반적으로 짧은 배열 반복으로 구성됩니다.이 배열은 4개의 글리신과[5] 1개의 세린으로 구성되어 있으며,[8][10] 조각의 안정화를 목적으로 한다.기능성은 부위 특이적 화학적 변형, 펩타이드 태그 추가 또는 유전자와의 융합에 의해 강화되어 이관능성 재조합 [9]항체의 생산을 달성할 수 있다.제품의 우수한 기능을 보장하기 위해서는 바인딩 활동을 확립하는 것이 중요합니다.결합 활성을 결정하기 위해 ELISA 검사를 정기적으로 수행합니다.[11]

Fab fragments

구조적으로 Fab fragment는 두 개의 폴리페타이드 사슬을 생성하는 두 세트의 가변 및 상수 성분으로 구성됩니다.그것들은 함께 안정된 [5]구조를 형성한다.항이형성 항체의 구성원으로서 Fab 단편 재조합 항체는 표적 항체의 파라토프에 직접 결합한다.즉, 결합 부위를 놓고 약물과 경쟁하고 억제 기능을 가지고 있는 것입니다.Fab fragment 항체는 [7]혈청에서 결합되지 않은 약물 또는 유리 약물의 검출에 사용될 수 있다.또한 Fab 항체는 Fab 단편에 [5]없는 항체의 Fc 부분의 비특이적 결합으로 인한 부작용을 피하기 위해 사용되어 왔다.IgG 면역글로불린이 치료 또는 기타 특정 용도에 더 적합한 경우, 재조합 Fab 단편을 재조합 IgG 형태로 변환하는 실험도 수행되었다.이러한 가능성은 잠재적 대상 [12]구조의 풀을 더욱 확대한다.

이중특이적 재조합항체

scFv 및 Fab 단편과 함께 디아보디 또는 이특이적 재조합 항체가 세 번째 주요 [5]형태이다.이원 특이 항체는 하나의 [10]분자 내에서 두 개의 다른 항원 결합 특이성을 결합합니다.이특이적 항체는 표적 분자를 두 개의 다른 세포와 가교하고 직접적인 세포독성을 [13][14]매개하는 데 사용된다.

생산과 개발

재조합항체 생산

재조합 항체의 생산은 주로 유사한 과정을 따른다.그것은 원하는 생산물의 배열 결정과 코돈의 정제, 그리고 유전자 합성과 구성 생성으로 구성됩니다.실험실에 전달된 후 발현구조를 생산한 후 트랜스펙션이라고 불리는 과정에서 세포배양으로 옮겨지고 세포배양이 원하는 재조합항체를 생산하면 정기적으로 채취, 정제, 분석 또는 추가 실험에 사용된다.재조합 항체 생산을 위해 CHO 및 HEK293과 같은 안정적인 세포주를 사용한다.[4]포유동물 세포배양의 최적화는 HEK293 또는 CHO 세포주로부터 항체의 수율을 12g/[15]l 이상으로 증가시켰다.재조합 항체 생산의 초기 단계에서는 대장균에서 기능성 Fv 단편을 조립하는 것이 중요했다.항체의 [16]기능을 위해서는 올바른 접힘이 필수적입니다.현대의 scFv 생산을 위한 두 번째 필수 전제조건은 무겁고 가벼운 면역글로불린의 [17]사슬에서 재조합 항체를 성공적으로 조립하는 것이었다.이 두 가지 실험은 현대까지 재조합 항체의 추가 개발과 정교화를 가능하게 했다.오늘날의 시험관내 생산 과정은 실험동물의 필요성을 없앤다.동물 면역 및 안정적인 하이브리드종 세포주 후속 세대와는 달리 합성 또는 인간 Ab 라이브러리를 사용하면 필요한 자원과 폐기물이 줄어들어 전체 프로세스가 보다 지속 가능하게 됩니다.[18]

하이브리드마

상세 정보:하이브리드 도마 테크놀로지

모노클로널 항체는 오늘날 인간의 의학에서 사용되는 많은 치료법에 필수적이다.견고하고 원하는 항체를 안정적으로 생산할 수 있었던 첫 번째 성공적인 기술은 하이브리드 도마 기술이었다.비교적 순수하고 예측 가능한 항체를 대량으로 생산한 하이브리드 도마 세포주는 [19]1975년에 처음 도입되었다.그 이후 진단 및 치료에서 연구 응용에 이르기까지 다양한 용도로 사용되어 왔다.하이브리도마 기술은 과학적 발견과 수많은 치료 전략에서 명백한 역할을 하지만, 앞서 [4][20]언급한 바와 같이 윤리적 문제, 표적 단백질의 발현을 상실할 가능성 또는 장기 생산, 그리고 가장 중요한 환자의 HAMA 개발 등 몇 가지 장애물을 연구자들에게 제시한다.따라서 하이브리드마를 보완하거나 부분적으로 대체하기 위해 다양한 방법이 필요합니다.하이브리드 도마는 여전히 모노클로널 항체를 생산하는 데 사용되기 때문에 오늘날에도 재조합 항체 생성에 필수적인 부분이며, 여기에서 Fab 조각, scFv 또는 체질적으로 융합된 항체가 이중 특이 [5]항체를 생성한다.

페이지 디스플레이

주요 기사:페이지 디스플레이

오늘날 실험실 환경에서 재조합 항체를 생산하기 위해 가장 일반적으로 적용되는 기술은 파지 디스플레이입니다.[2][9][10][11][21][22]파지 표시는 박테리오파지 표면에 표적 재조합 항체를 생성하는 방법이다.이를 통해 빠른 재조합 항체 생산과 실험실 조건에서의 손쉬운 조작이 가능합니다.항체 파지 표시를 사용하여 scFv 및 Fab 단편 재조합 [10]항체를 통상적으로 제조한다.가능한 모든 파지 디스플레이 시스템 중에서 가장 일반적인 것은 대장균입니다. 빠른 성장과 분열 속도, 저렴한 셋업과 [20]유지보수로 인한 것입니다.

엔지니어링 및 개발

scFv fragment를 엔지니어링하기 위한 두 가지 주요 전략이 설명되었습니다.첫 번째는 이른바 비콜리네어 어프로치입니다.그것은 두 개의 체인의 헤테로다이머화 원리로 작용한다.비콜리네어 접근방식은 디아보디 및 재조합 항체의 생산으로 이어지며, 이는 두 가지 특이성을 결합한다.두 번째 접근법은 콜린이라고 불리며 두 개의 다른 scFv와 생물학적으로 활성화된 [5]단백질이 융합되는 과정을 묘사했습니다.

의료 및 연구 응용 프로그램

재조합 항체는 다양한 질병에 대한 연구부터 진단, 치료까지 다양한 기능을 수행한다.그들의 특이성과 낮은 면역원성은 특정 분자를 목표로 하는 정확도를 높이고 부작용을 피함으로써 그들을 전통적인 치료법의 훌륭한 대안으로 만든다.

재조합 항체는 암,[23] HIV,[24] 단순 헤르페스 바이러스(HSV)[22] 등에 대한 치료제로서 연구되어 왔다.ScFv는 유망한 결과를 보여주는 범용 키메라 항원 수용체(uniCAR) 기술의 매우 유망한 치료 접근법의 일부였다.scFv는 특정 암세포에 대한 면역반응을 유도하고 표적항원을 [23][25][26]발현하는 표적모듈 형태의 기술의 일부이다.HIV 치료에 대한 연구의 경우, 재조합 항체는 오히려 중화 [24]품질에 사용됩니다.HSV 감염도 마찬가지입니다.특정 재조합 항체는 표면 헤파린 황산 프로테오글리칸(HSP)과 결합하도록 설계되어 HSV의 숙주 세포로의 진입을 복잡하게 하거나 심지어 비활성화시킨다.이는 HSV [22]감염의 심각도를 크게 낮추는 방법입니다.

본 절의 처음에 언급했듯이, 재조합 항체는 진단에도 사용될 수 있으며, 그러한 진단 적용의 예로는 광견병 바이러스의 [3][20][27]검출이 있다.현재의 진단 항체는 원하는 만큼 정확하지 않기 때문에, 재조합 항체는 유망한 대안을 제공한다.노출 직후에만 치료가 가능한 광견병 감염의 경우 환자의 생존을 위해 정확하고 정확한 진단이 필수적이다.상업적으로 생산되고 일반적으로 이용 가능한 항체에 비해, 재조합 항체는 생산 비용이 저렴하고 감염을 결정하는 데 더 정확하다.재조합항체의 또 다른 장점은 후속 [20]처리의 일부로서 중화항체로서의 잠재적 응용이다.

인간과 동물 의학에서 재조합 항체의 잠재력은 심지어 선택된 몇 가지 사례에서도 알 수 있듯이 엄청나다.앞에서 기술한 바와 같이, 특히 파지 디스플레이에서 개발된 재조합 항체는 매우 특이적이며, 뛰어난 약동력을 가지고 있어 광범위한 치료에 사용될 수 있다.단, 파지 디스플레이에서 생성된 재조합 항체가 하이브리드 도마 항체 생산을 완전히 대체하는 것이 아니라 이를 [4]보완하는 것이 기대되거나 바람직하지 않다는 점을 인식하는 것이 중요하다.

재조합 항체를 사용하는 장점

재조합 항체는 인간의 의학과 연구에 응용되면서 많은 이점을 가져다 준다.첫 번째는 동물 면역이 필요 없기 때문에 윤리적 문제를 완전히 없애는 것입니다.재조합 항체 발현을 위한 CHO 세포 배양은 세포 구조가 인체와 유사하기 때문에 항체 생산자들에게 인기 있는 전략이다.완전한 항체보다 작고 특히 2000nm보다 작으면서도 [28]8nm보다[29] 작지 않은 크기 덕분에 그들은 바람직한 [28][29]클리어인 신장 경로를 통해 유기체로부터 쉽고 적시에 클리어된다.또 다른 큰 장점은 단가성인데, 이것은 그들이 매우 특이하고 단일 항원에 결합한다는 것을 의미한다.연구진은 항원 [9]결합 외에 다른 활성을 띠지 않는 항체를 만들어냈다.재조합 항체는 배열로 정의되기 때문에 보다 신뢰할 수 있을 뿐만 아니라 재현도 가능하다.[4]작은 크기와 함께, 큰 특이성은 매우 특정한 약물을 특정 부위에 정확하게 전달하기 위해 이용될 수 있다. 왜냐하면 작은 크기는 재조합 항체가 조직을 더 쉽게 침투하는 경향이 있기 때문이다.재조합 항체는 전장 IgG [30]면역글로불린보다 종양 조직에 더 잘 침투하는 것으로 보고되었다.작은 크기는 또한 환자에게 [1]더 나은 생물분포를 더한다.하이브리드종 세포주로부터 유래한 항체와 비교하여, 재조합 항체는 악명 높은 인간 항쥐 항체(HAMA)[4][21]인 면역원성을 유발하지 않는다.또 다른 장점은 [31]암과의 싸움에서 성공적으로 사용되는 후코실 재조합 항체를 보여준다.

이것들은 환자들에게 사용할 수 있는 가장 큰 장점이었다.그러나, 재조합 항체의 사용 또한 하이브리드 도마 세포주로부터 유래한 기존의 모노클로널 항체와 비교하여도 유리하다.하이브리드 도마 기술보다 생산 속도가 훨씬 빠르고 공정을 더 잘 제어할 수 있습니다.또한 재조합 항체는 적절한 크기 및 형상의 항원에 대해 사실상 설계될 수 있지만 항원의 펩타이드 성질에만 국한된 것은 아니다.또한 재조합 항체는 의약품 및/또는 독소와 융합된 형태로 사용될 수 있으며, 이는 의료 애플리케이션에서 더욱 활용될 수 있다.생산 중 마지막이자 가장 중요한 장점은 환자나 [4]연구원의 현재 수요에 따라 재조합 항체를 최적화하고 유전적으로 조작할 수 있는 가능성입니다.파지 표시를 하려면 숙련된 기술자가 필요하며, 셋째, 유전자 합성 및 구축 [1][4]생성 과정에서 외주업체를 포함하는 것이 거의 불가피하다.하지만, 동물 파생 항체verus 파지 디스플레이가 체계적인 비교에서 재조합형 항체 연구 및 진단 용도로 사용되는 파생, EU참조 실험 동물 시험(EURL ECVAM)에 대안의 찬성non-animal 파생 항체에 5월 2020,[32]은 주로 fac 기반을 둔 추천을 발표했다.tt동물에서 파생된 항체와 대조적으로, 재조합 항체는 항상 배열로 정의된 단백질 시약으로,[33][34] 동물에서 만들어졌을 때 현재의 연구 항체에 기인하는 품질 문제를 제거할 수 있다.

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