유전자가위 활용하여 간암 정밀진단 플랫폼 개발
- 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) (첨부파일 참조)
□ 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.
< 그림 설명 >
- 그림 1. 간암 바이오마커의 독특한 당쇄구조와 기존 면역분석법 플랫폼의 한계
(위) 간암의 바이오마커인 AFP는 간암의 경우에만 퓨코오스(빨간 삼각형)가 추가된 독특한 당쇄구조를 갖는다.
(아래) 기본의 항체를 면역분석 플랫폼에 적용하는 경우, 항체의 당쇄구조가 진단 결과를 교란시킬 수 있다.
- 그림 2. 유전자가위기술을 이용한 무당쇄항체 생산용 마우스 제작 및 종양 마커의 정량을 위한 무당쇄항체-렉틴 결합 면역분석법(ALIQUAT) 개발
- 그림 3. 단일클론무당쇄항체의 검증
단일클론 무당쇄항체의 무당쇄 상태(왼쪽 위)와 체외진단적용을 위한 산화스트레스(오른쪽 위), 온도 및 시간(왼쪽 아래), pH(오른쪽 아래) 조건하에서의 안정성 검증
- 그림 4. 종양 마커의 정량을 위한 무당쇄항체-렉틴 결합 면역분석법(ALIQUAT)의 정밀진단을 위한 분석능력 검증
※ 보도자료 바로보기 (☞이동)
