항체치료제 성공, '단일도메인항체'도 블루칩 될까
조직 침투성 및 항원 접근성↑·면역 부작용↓·용해도 및 안정성↑ 등 기존 항체 한계 극복 가능
입력 2022.05.02 06:00 수정 2022.05.03 18:09
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기존 항체의 한계를 극복할 수 있는 '단일도메인항체'가 새로운 항체치료제의 대안으로 제시되고 있다.

케이바이오헬스(오송첨단의료산업진흥재단) 신약개발지원센터는 최근 '단일도메인항체를 활용한 신약개발' 보고서를 통해 신약개발의 가능성과 향후 개발 계획을 전했다.
 
▲단일도메인항체의 다양한 용도로의 활용 (출처: Antibodies 2019, 8(1), 13, Nanobody Engineering: Toward Next Generation Immunotherapies and Immunoimaging of Cancer 및 케이바이오헬스)

단일도메인항체(single-domain antibody, sdAb)는 나노바디(nanobody)라고도 불리는 단일 단량체 가변 도메인으로 구성된 항체 단편로, 전체 항체와 같이 특정 항원에 선택적으로 결합이 가능하다. 

특히 기존 IgG 타입에 결합하는 것뿐만 아니라 소분자 물질(케미컬)을 ADC(antibody drug conjugate)와 결합해 활용할 수 있다. 또 리포솜과 같은 vesicle(소포체)과의 결합, 방사성동위원소의 활용 등 다양하게 활용할 수 있는 것으로 알려져 있다.

현재 단일도메인항체 의약품으로는 2019년 2월 미국 FDA에 승인된 아블링스(Ablynx)의 혈전성 혈소판 감소성 자반병(TTP) 치료제 '카블리디(Cablivi, Caplacizumab)'가 유일하다. 2021년 3월 일본에서는 단일도메인항체로 구성된 항 TNFα 치료제가 허가됐다. 특히 2014년 나노바디에 대한 원천특허 만료를 기점으로 연구개발이 증대되는 양상이다.

단일도메인항체가 각광받는 이유에는 용해성과 열 안정성이 대표적이다. 또 다양한 항체치료제로 개발 활용성도 뛰어난 것으로 알려져 있다. 그러나 단일도메인항체는 짧은 반감기와 면역원성 문제가 개선점으로 지적되고 있다.

보고서에 따르면 단일도메인항체는 항체로서의 고유의 특징을 지닌 상태에서 단일 폴리펩타이드 사슬로 구성되고, 견고한 특징의 구조를 가짐으로써 갖는 물리화학적 장점이 크다. 특히 항체치료제로서 주요한 특성인 물에 잘 녹는 성질과 열에 상대적으로 강한 성질을 가지고 있다. 크기도 기존 항체의 1/10 정도밖에 되지 않아, 기존 항체가 접근하기 어려운 항원에 상호작용이 가능해 다양한 용도의 항체치료제 개발에 활용할 수 있다.

그러나 단일도메인항체는 일반항체와 달리 Fc 도메인을 가지고 있지 않아, Fc 수용체를 통한 리사이클링이 되지 못해 체내 반감기가 상당히 짧다. 또한 인체 유래가 아닌, 낙타 및 연골어류 기원으로 인해 면역원성에 대한 문제를 단점으로 가지고 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해, 기존 항체의 Fc 도메인과의 연결체로서의 활용이 시도되고 있다. 또 기존 항체와 같은 Polyethylene glycol(PEG)과 같은 폴리머를 붙이거나, XTEN(약물 반감기 연장 기술)과 같은 폴리펩타이드를 붙이는 연구도 진행 중이다.

국내에서는 신약개발지원센터 인공지능구조설계팀에서 상지대학교(나노바디 기반 동물생리활성물질자원 거점은행)및 부경대학교(수산과학연구소)와 '낙타류 유래 VHH 및 연골어류 유래 VNAR 단일도메인항체' 개발 및 실용화 연구를 진행하고 있다.

신약개발지원센터는 “연골어류 유래 VNAR 단일도메인항체 라이브러리로부터 획득한 CDR 서열 정보를 활용해 인공지능 기반 3차 구조 예측 및 물성, 특성 계산을 통한 가상 항체 라이브러리를 구축하고 있다”고 전했다.

이어 "인실리코 기반의 가상 항체 라이브러리 구축 기반 기술을 확보하고 나아가 가상 항체 라이브러리 활용 항체의약품 후보물질의 가상 탐색 기반을 확보하고자 한다”고 덧붙였다.
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