유전자가위 활용하여 간암 정밀진단 해법 찾았다
정밀진단용 무당쇄항체 생산 마우스 개발·체외진단 원천기술 확보
□ 국내연구진이 차세대 유전자 가위 기술인 CRISPR-Cas9과 아데닌염기편집기(Adenine base editor)를 이용하여 정밀진단용 무당쇄항체 생산 마우스를 개발하였다. 무당쇄항체를 적용한 정밀진단 플랫폼의 개발은 향후 다양한 질병 바이오마커 발굴 및 암의 조기진단을 촉진하고 효과적인 치료를 가능케 할 것으로 기대된다.
※ 무당쇄항체 : 단백질에 결합된 당은 생명현상을 유지하기 위해 중요한 역할을 담당하고 있다. 무당쇄항체는 기존 항체 단백질에 결합되어 있는 당이 제거된 항체를 말한다. 항체에 결합된 당은 생체면역반응에는 필수적이나 진단용으로는 적합하지 않다.
ㅇ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 유전자교정연구센터 김용삼 박사팀(교신저자: 김용삼, 고정헌 박사, 제1저자: 이난이/김선희 연구원)이 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업 및 국가과학기술연구회가 추진하는 창의형 융합연구사업(CAP) 및 생명연 주요사업의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 네이처 자매지인 커뮤니케이션스 바이올로지(Communications biology) 10월 30일자(한국시각 10월 31일) 온라인 판에 게재되었다.
(논문명 : Aglycosylated antibody-producing mice for aglycosylated antibody-lectin coupled immunoassay for the quantification of tumor markers (ALIQUAT))
□ 현재 임상진단분야에서는 항체를 이용한 면역분석법을 통해 질병체외진단키트들이 널리 사용되고 있다. 특히 단백질 바이오마커들의 비정상적인 당쇄구조는 암 진단에 그 임상유효성이 검증되어 있다.
ㅇ 특정 당쇄에 특이적으로 결합하는 렉틴(lectin)을 항체와 함께 사용하면 당단백질의 당쇄구조 차이를 정확히 구별하여 간암을 보다 정밀하게 진단이 가능할 수 있다. 그러나 기존의 항체는 공통적으로 당단백질로써 렉틴과 교차반응이 일어나 분석이 어려웠다.
ㅇ 이러한 문제를 해결하기 위하여 교차반응을 일으키지 않도록 당을 포함하지 않는 무당쇄항체 제작이 필요한 상황이었다. 이전의 연구들은 효소나 화학적 방법을 이용하여 무당쇄항체를 제작하였으나, 반응 효율이 완전하지 못할 뿐 아니라 최종 무당쇄항체의 회수율도 낮다는 한계를 보여왔다.
□ 연구팀은 무당쇄항체 생산 마우스를 제작하여 기존의 한계를 근본적으로 극복하고, 차세대 정밀진단 플랫폼을 개발하였다. 유전자가위기술을 기반으로 항체 유전자를 교정한 마우스를 제작함으로써 무당쇄항체 생산 시스템을 구축하였다.
□ 종양 마커의 정량을 위한 무당쇄항체-렉틴 결합 면역분석법은 바이오마커의 특정 당쇄구조를 특이적으로 구분함으로써 간암 여부를 정확하게 진단하였다.
ㅇ 연구팀은 확보된 무당쇄항체 생산용 마우스로부터 간암 바이오마커*에 대한 단일클론항체를 제작하였고 이를 간암진단에 적용한 결과 기존의 당쇄항체와 비교하여 월등한 간암 정밀진단 능력을 보였다.
* 인간알파태아단백질(human alpha-fetoprotein, hAFP)
□ 연구책임자인 김용삼 박사는 “동 연구 성과는 다양한 질병 바이오마커 연구에 기여할 것이고, 강력한 정밀진단 플랫폼을 제공 할 수 있음을 시사하는 것”이라며, “이 정밀진단 플랫폼은 암의 조기진단을 촉진하고 효과적인 치료를 가능케 할 것이다.”라고 밝혔다.
