바이오인

1. 개요

가. 나노바디 기술개발의 중요성

1970년대에 특정 표적 항원과의 결합이 가능한 항체만을 대량생산할 수 있는  기술인 혼성세포기술(Hybridoma technology) 및 이를 이용한 단일클론항체(monoclonal antibody) 제조법 개발을 기점으로 본격화 된 항체 의약품 분야는 2019년 기준 전체 바이오의약품 시장 매출의 50% 이상을 차지할 정도 가장   활발한 개발이 이어지고 있다. 특히 동 기간 매출 순위 10개 품목의 매출 총액 중 47.2%는 키트루다(Pembrolizumab, 머크), 옵디보(Nivolumab, BMS/오노), 여보이(Ipilimumab BMS/오노), 티센트릭(Atezolizumab, 로슈) 등으로 대표되는 면역관문억제제가 차치하고 있어, 항체 항암제가 항체 의약품 성장을 주도하고 있는 상황이다1).

한편 이러한 항체의약품 분야의 성장과 기술발전에도 불구하고, 항체 자체의   특성으로 인해  항체 신약 개발은 여전히 많은 기술적 어려움이 존재하고 있다. 예를 들어 항체는 큰 크기로 인해 막투과가 어려우며, 그로 인해  세포 표면 또는 수용성 타겟들로 치료제 개발 타겟이 제한되기 쉽다. 또한 보다 진보된 항체   제형인 항체 단편들(scFv : single-chain variable fragment, 단일사슬 가변 절편, Fab : 항체의 가변영역을 포함한 Fab부위 등)의 경우, 아직은 낮은 안정성 문제로 개발이 쉽지 않은 상황이다2). 

이러한 가운데 최근 치료제 및 진단 영역에서의 개발이 시작되고 있는 나노바디는 작은 크기와 높은 안정성에 기반하여 기존 항체 치료제 개발에서의 제한점들을 해결할 수 있는 새로운 대안으로 주목되고 있다3-4).(그림 2). 나노바디(Nanobody, VHH, Nb)는 낙타과 동물(낙타, 라마 알파카 등)에서 발견되는 중쇄 전용 항체의 항원 인식 가변 부위(variable region)5)를 지칭하며, 일반적인 항체(~150 kDa, 12개 도메인)에 비해 구조가 단순(단일 도메인)하고 크기(~15 kDa)가 작아 구조적 안정성이 높다. 또한 정제와 생산이 용이하며, 산성, 온도 등 여러 환경 요인에 대하여 저항성이 강한 특성을 가지고 있다. 더불어 단백질 엔지니어링을 통한 구조적, 기능적 변환 역시 상대적으로 용이하여, 다음과 같은 의학 및 산업적 활용 가능성이 기대되고 있다5)(그림 1, 2).

<그림 1> 기존 항체와 나노바디 항체의 특성 비교3-5)

출처 : 3) Esteban Cruz and Veysel Kayser. Monoclonal antibody therapy of solid tumors: clinical limitations and novel strategies to enhance treatment efficacy. Biologics. 2019;13:33-51.

4) RCSB PDB (Protein data bank), www.rcsb.org

5) Quentin Lecocq, Yannick De Vlaeminck, Heleen Hanssens, Matthias D'Huyvetter, Geert Raes, Cleo Goyvaerts, Marleen Keyaerts, Nick Devoogdt, and Karine Breckpot. Theranostics in immuno-oncology using nanobody derivatives. Theranostics. 2019;9(25):7772-91