논문요약
항체는 감염병을 유발하는 원인 분자 등의 항원에 대해 높은 특이성 및 친화성을 나타내기 때문에 감염병 예방 및 치료를 위한 의약품으로 활용되고 있다. 하지만 마우스 등의 동물로부터 유래한 항체를 사람에게 투여하면, 투여항체를 항원으로 인식하여 그 항체에 대한 항체가 인체 내부에서 생산될 가능성이 높다. 이러한 한계점을 극복하고자, 키메라항체, 인간화항체, 완전인간화항체 등 마우스 등에서 유래한 항체의 유전자 배열의 일부를 인간 유래 항체 유전자의 일부와 유전자클로닝을 통해 융합한 항체 또는 인간 유래 항체 유전자의 전체를 대장균 및 동물세포 등을 사용하여 생산한 재조합항체에 해당하는 인공항체가 활발히 개발되고 있다. 본 고에서는 인공항체의 의미와 다양한 인공 항체의 형태 및 제작 기술을 장단점을 포함하여 설명하고, 대표적인 감염병을 예방 및 치료하기 위해 개발된 인공항체에 대해 기술한다.
1. 서론
인체 외부에서 내부로 병원균, 바이러스 등의 유해물질이 침입할 경우 인체 내부에서는 외부로부터의 유해물질을 항원으로 인식하고 그에 대항하는 항체를 생산하여 항원을 중화 또는 제거하는 면역반응이 발생한다. 유입된 항원에 저항할 수 있을 만큼 충분한 양의 항체가 체내에서 생성되는 것이 가장 이상적이지만, 실제로는 체내에서 자연적으로 생산되는 항체의 양에는 한계가 있다. 따라서 기 감염된 환자의 체내에 존재하는 항체를 추출하여 질환 예방 및 치료제로 사용되고 있으며, 타인의 체내에서 추출하는 것이 아니라 항체공학적으로 고기능성 항체를 디자인하여 제작되는 비천연형 인공항체가 광범위한 분야에서 의약품으로 사용되고 있다.
사람에서 유래한 항체를 대체함을 목표로 하여 생쥐(mouse), 쥐(rat), 토끼 등의 면역동물에 항원을 면역시켜 생산한 인공항체를 사람에게 투여하였을 경우, 체내에서는 다른 종류의 동물로부터 생산된 항체에 대한 면역원성이 발생한다. 따라서 이러한 부작용을 감소시키기 위하여 키메라항체 및 인간화항체 형태의 인공항체가 개발되고 있으며, 최근 들어 대장균 및 동물세포를 사용한 완전인간화항체 또한 활발히 개발되고 있다. 인공항체의 최대의 장점은 인체에서 추출하여 확보하는 항체에 비해 대량 생산이 가능하며 목적 및 생산 환경 등에 따라 항체를 ‘디자인’ 할 수 있다는 점이다.
인공항체 제작의 시발점은 1975년 Kohler와 Milstein애 의해 개발된 하이브리도마법을 기반으로 한 단일클론항체(monoclonal antibody, mAb) 제작 기술이라 할 수 있다 [1]. 마우스에 항원을 투여하면 마우스 내부에 존재하는 B세포의 표면에 항원에 대항하는 항체가 발현된다. 이때 췌장에 존재하는 B세포를 추출할 경우, B세포는 단시간에 사멸이 되기 때문에 그 자체로는 장기적인 배양이 불가능하다. 따라서 세포의 생존율을 증가시키기 위해 암세포의 일종인 myeloma세포와 B세포를 융합시킨 하이브리도마(hybridoma) 세포를 제작한다. 하이브리도마 세포를 배양시켜 항체를 대량으로 생산한 후 정제하여 항체 pool을 확보한다. 이때 확보되는 항체 pool은 다양한 항체가 혼합되어 있는 다클론항체(polyclonal antibody, pAb)의 상태이므로 균일한 항체를 안정적으로 고순도 및 대량생산함이 필요한 의약품 이용에는 적합하지 않다. 따라서 효소 결합 면역 흡착 분석법(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)을 3-4회 연속적으로 수행하여 항체 pool에서 항원결합력이 높은 항체를 선별하는 스크리닝 과정을 거쳐 mAb를 확보한다. 즉, mAb는 한 개의 세포에서 유래한 균일한 품종의 단일항체이기 때문에 pAb 보다 의약품으로 사용되기에 적합하다.
하지만, 이러한 하이브리도마법을 기반으로 한 mAb 생산법이 개발된 이후로 mAb를 사용하는 다양한 임상평가가 행해졌음에도 불구하고 승인절차까지 도달하지는 못한 항체가 대부분이었다. 그 이유는 마우스에서 생산된 항체를 사람환자에 투여하는 경우, 인체는 인간 이외의 종에서 생산된 항체를 항원으로 인식하여 항원에 대한 항체에 해당하는 human anti-mouse antibody (HAMA)가 체내에 생성되기 때문이다. 즉, 투여한 마우스 유래 mAb항체에 HAMA가 결합함으로써 mouse 유래 mAb항체의 활성이 감소되거나 혈액 중에서 소실되어 결과적으로 mouse 유래 mAb의 치료효과가 감소하고 부작용이 발생될 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 인공항체가 키메라항체인데, 이는 마우스 항체의 불변영역의 유전자가 인간항체유전자로 대체된 것이기 때문에 키메라항체에 포함된 마우스 항체의 배열은 25-33%에 해당한다. 그 후 마우스의 complementary determining region (CDR) 이외의 부분을 인간항체유전자로 대체함으로써 마우스 항체의 배열을 5-10%로 감소시킨 인간화항체가 개발되었고, 더 나아가서는 마우스 항체의 배열이 0%로 완전히 인간유래의 항체 배열로 구성된 완전인간화항체가 개발되었다.
완전인간화항체를 제작하기 위해 주로 사용되는 방법은 두 가지가 있는데, 첫 번째는 파지디스플레이법을 이용하는 방법이다. 대장균 바이러스의 일종인 M13 및 T7 등의 파지를 코딩하는 단백질에 외래유전자(인간항체의 single chain fragment of variable domain (scFv))를 융합단백질로 발현시켜 108 종 이상의 scFv 라이브러리를 구축한다. 그 후 biopanning을 거쳐 목적 항원과 특이적으로 결합하는 파지 클론을 선별함으로써 항원결합력이 높은 항체를 확보한다 [2, 3]. 또 다른 방법은 완전인간화항체를 제작하는 유전자변형마우스를 사용하는 방법이다. TransChromo (TC) 마우스 제작기술 [4]에 의해 인간의 14번째 염색체단편(인간항체 heavy (H) chain 유전자좌를 포함)을 보유하는 TC 마우스, 인간의 2번째 염색체 단편(인간항체 light (L) chain kappa 유전자좌를 포함)을 보유하는 TC마우스, 내재성마우스항체 H chain 넉아웃마우스, 내재성항체 L chain kappa 넉아웃마우스를 교배하여 네 종류의 형질을 모두 보유하는 마우스를 제작하고, 이 마우스에 항원을 면역시킴으로써 항원특이적인 완전인간항체를 생산하는 하이브리도마를 제작할 수 있다 [4, 5].
더 나아가서 최근에는 완전인간화항체를 구성하는 도메인 중에서 항원결합부위를 포함하는 일부 도메인만으로 구성된 항체단편이 제작되어 의약품을 포함한 다양한 범위에서 사용되고 있다. Y자 형태의 전장항체(full-sized antibody)는 크기가 약 150 kDa인 거대분자이기 때문에 혈중에서 조직에 이동하는 속도가 빠르지 않다. 이러한 한계점을 보완하기 위해 항체의 가변영역(VH, VL)을 포함하는 도메인으로 구성된 scFv, Fab 등의 형태에 해당하는 항체단편이 개발되고 있다. 또한 항체의 Fv부분에 존재하는 N형당쇄의 말단에 존재하는 fucose를 제거할 경우 항체 의존 세포 독성(antibody dependent cellular cytotoxicity, ADCC)이 동물레벨에서 100배 이상 상승하는 점을 사용하여 항체의 당화(glycosylation)가 최적화된 고성능 항체가 개발되고 있다 [3].
본고에서는 인공항체의 형태 및 제작기술에 대해 설명하고, 감염병 예방 및 치료를 목적으로 개발된 인공항체에 대해 기술한다.
그림. 항체 및 항체단편의 구조 모식도
2. 본론
2.1. 인공항체의 형태
2.1.1. 이중특이성 항체
Immunoglobulin G (IgG) 형태의 항체 한분자에는 두 쌍의 가변영역이 존재하는데, 일반적인 항체의 경우 항체 분자가 인식하는 항원은 한 종류이기 때문에 한 종류의 항원이 두 쌍의 가변영역에 결합한다. 이중특이성 항체는 상이한 두 종류의 항원이 항체의 각 가변영역에 결합하도록 인공적으로 설계한 항체로, 두 종류의 하이브리도마를 한차례 더 융합시키는 방법으로 구축된다. 이때 두종류의 항원이 두 쌍의 가변영역에 각각 결합하는 경우를 선택적으로 선별하기 위한 정교한 정제과정이 필수적으로 수반된다. 또한 다른 종에서 유래한 항체를 인체에 반복투여하는 경우 면역원성에 의한 부작용이 발생할 수 있기 때문에 FDA승인을 통과한 비천연형 이중특이성 항체 의약품은 많지 않은 편이다. FDA 허가를 확보한 블리나투모맙(Blinatumomab)는 VH와 VL를 펩타이드링커로 연결시킨 scFv형태의 상이한 두 종류의 항체단편을 제작한 후, 두 종류의 scFv를 펩타이드링커로 연결시킴으로써 해리되는 것을 방지한 tandem scFv 형태의 이중특이성 항체이다 [6]. Tandem scFv와 같은 이중특이성 항체는 가변영역과 가변영역의 도메인을 연결하는 링커로 구성되어 있기 때문에 크기가 작으며 항원 결합성을 보유한다. 또한 각 도메인이 링커로 연결되어 있기 때문에 상이한 종류의 도메인으로 구성된 가변영역이 임의로 제작되는 확률에 의존하지 않고 목적 도메인 조합을 균일하게 조절할 수 있다.
2.1.2. 키메라 항체
키메라 항체는 기 공개된 배열 또는 새롭게 동정하여 확보한 가변영역의 유전자를 유전자클로닝을 통해 사람 유래 IgG 항체의 불변영역의 유전자와 연결하여 제작된다. 항원과 결합하는 항체 영역에 해당하는 상보성 결정 부위(complementary determining region, CDR)에 해당하는 염기배열을 인간 항체의 framework에 이식하는 CDR-grafting 기술 등이 사용된다 [7, 8]. 키메라 항체 제작 시 mouse CDR과 human framework의 구조적 불일치, 결합력 감소, 항체 assembly 감소가 발생하는 경우가 있음이 밝혀져 이러한 한계점을 개선하기 위해 구조적 유사성(structural homology)을 기반으로 하는 인간화항체 제작법이 개발되고 있다. 항체의 3차 구조 형성 에너지, 접힘 에너지, 3차 구조 형성 구조예측 등을 통해 인간항체와 마우스항체의 framework 유사성이 높아지도록 디자인하여 안정성이 증가되어 과거 항체 치료제에 비하여 상당 부분 면역거부반응 이슈가 해결되었다. 하지만 인간항체의 배열과 100% 일치하지는 않기 때문에 근본적인 해결방법이 되자는 않았다.
2.1.3. 인간화 항체
인간화 항체는 마우스에서 작성된 항체의 CDR에 해당하는 부분만을 인간유래의 항체분자로 치환하여 제작된다. 마우스 유래 항체를 사람에게 투여하면 사람은 그 항체를 이물질로 인식하여 알레르기 반응을 일으키거나 마우스항체에 해당하는 항체 (HAMA)를 생산한다. Trastuzumab는 유방암세포에 발현되는 단백질 도메인인 human epidermal growth factor receptor 2 (HER2)를 인식하는 항체로, 마우스 유래 mAb의 CDR를 human IgG의 VH와 VL도메인에 이식한 인간화항체이다. 마우스유래의 CDR이 전체 항원의 약 5%에 해당하기 때문에 체내에서는 완전인간화항체에 유사한 인간유래 항체로 인식된다. 하지만 키메라항체에서는 항원특이성, 친화성에 변화가 적었던 것에 비해 인간화 항체의 경우에는 CDR만을 단순히 치환시키는 것만으로는 항체의 항원결합성이 낮아지는 경향이 있음이 밝혀졌다. 그 원인으로 framework 배열의 일부가 변화되어 CDR의 방향성이 유지되지 않았을 가능성이 제기되었고 분자설계기술을 기반으로 하여 CDR의 conformation을 유지하기 위해서는 CDR에 근접한 framework 내부에 특정 아미노산이 필요함이 밝혀졌다 [9].
2.1.4. 인간 Fc 영역 융합 항체
항체 단편 형태의 이중특이성항체는 대장균을 사용하여 대량생산이 가능하기 때문에 생산단가를 낮출 수 있으며 크기가 작기 때문에 암세포와 같이 고도로 밀집되어 존재하는 세포 및 분자 사이를 통과(penetration) 하기 용이하다는 장점이 있다. 하지만 Fc영역이 존재하지 않는 항체 단편의 경우 체내 반감기가 짧다는 단점이 있다. 그리고 항체 단편을 발현시킨 다음 정제하기 위해 His-tag 등의 펩타이드 태그를 항체의 말단에 첨가하는데, 이 태그가 면역원성을 발생시킬 수 있다. 반면에 Fc가 융합된 항체단편의 경우에는 Fc영역에 강하게 결합하는 protein A 또는 protein G를 사용한 정제가 가능하기 때문에 별도의 정제용 태그를 부가하지 않아도 된다. 단, 펩타이드 태그가 protein A, protein G 등의 affinity tag에 비해 비드 결합력 및 정제도는 높을 수 있기 때문에 생산수율 및 정제도를 우선시한다면 펩타이드 태그를 사용한 항체 및 항체단편 정제가 유리할 수 있다 [6].
2.1.5. 재조합 항체단편
사람, 마우스, 쥐, 토끼, 염소 등이 생산하는 항체는 중쇄(heavy chain, HC)와 경쇄(light chain, LC)로 구성되며, HC와 LC에 존재하는 항원 결합부위에 해당하는 CDR을 포함하는 variable domain을 VH과 VL이라 한다. VH와 VL은 비공유결합이 형성되며, CH1과 CL사이에는 이황결합에 의해 안정화된다. 항체단편을 얻기 위해 효소를 이용하여 항체를 절단하거나 유전자클로닝 기술을 바탕으로 목적 유전자를 단백질 또는 항체 발현 벡터에 삽입하여 재조합항체를 제작할 수 있다. 효소를 사용하는 항체 단편 제작은 약 150 kDa 크기인 IgG 형태의 항체를 papain 단백질분해효소로 처리하여 항원결합 부분을 포함하는 약 50 kDa 사이즈의 Fab단편과 Fc단편으로 분리시킬 수 있으며, IgG를 pepsin으로 절단하면 F(ab’)2로 분리된다. 유전자클로닝을 사용하는 경우에는 목적하는 항체 형태에 따라 IgG를 구성하는 VH, VL, CH1, CH2, CH3 domain의 개수와 연결방향 등을 조합하여 scFv, Fab, 이중항체, 미니항체 등 다양한 형태의 재조합 항체단편을 구축할 수 있다. 재조합 항체단편은 인간항체의 배열을 PCR을 사용하여 증폭한 다음 대장균 또는 동물세포(HEK cells, CHO cells)에서 항체를 발현하기 위한 벡터에 삽입시키는 유전자클로닝을 거쳐 목적 항체단편을 발현하는 plasmid DNA를 구축한 후 이를 대장균 또는 동물세포에서 발현시켜 생산한다. 이때 이황결합을 보유하는 가용성 단백질로 발현시키기 위하여 발현 및 유도 조건 최적화가 필요하며, 불용성 단백질로 발현된 경우에는 변성제를 사용한 refolding 등의 방법으로 불용성 단백질을 가용화할 수 있다.
2.2. 인공항체 제작 기술
2.2.1. 파지디스플레이
파지디스플레이(phage display)를 기반으로 하는 항체 생산은, 박테리오파지의 표면에 항체분자를 제시하도록 하여 항체 라이브러리를 생성하고, 라이브러리 중에서 항원에 대해 높은 결합성을 갖는 항체를 선별하여 수행된다. 대장균을 사용하여 항체 라이브러리를 생성할 때 M13헬퍼파지를 접종하면 배양배지에 항체의 파지 플라스미드(phagemid, 파지미드)가 삽입되어 항체가 디스플레이된 파지를 확보할 수 있으며 이들 중 항원 결합성이 높은 항체를 선별(스크리닝) 한다. 파지라이브러리의 다양성은 108-1011로, 후술 하는 mRNA 라이브러리에 비해서는 상대적으로 적지만 항원 결합성이 높은 항체를 선별하기 위해 충분히 사용 가능하다.
2.2.2. 리보솜디스플레이
리보솜디스플레이는 펩타이드 라이브러리를 선별하기 위해 1994년에 처음 개발되었으며 [10], 그 이후로 scFv 라이브러리에서부터 항원결합성이 높은 항체를 선별하기 위한 방법으로 응용성이 확장되었다 [11]. 항체의 scFv에 해당하는 배열을 PCR로 증폭한 후 시험관 내에서 mRNA를 전사한 후 번역을 진행한다. 이때 mRNA의 주형(template)에는 종결코돈을 삽입하지 않음으로써 번역이 종료되어도 단백질형태의 scFv는 리보솜에 부착되어 있도록 함으로써 결과적으로 mRNA와 리보솜이 연결된 복합체가 형성되도록 한다. ScFv가 결합된 mRNA-리보솜복합체를 추출한 후 mRNA를 분리하여 항원에 특이성이 우수한 항체 유전자로 구성되는 라이브러리를 생성한다 [12].
2.2.3. mRNA디스플레이
퓨로마이신은 리보솜에 의해 번역된 peptide의 말단에 결합하여 균의 생장을 저해하는 항생물질이다. 이러한 특성을 응용하여 mRNA에 퓨로마이신을 부가함으로써 mRNA와 항체 단백질이 연결된 복합체를 제작한 후 크로마토그래피를 사용하여 항원에 결합 특이성이 높은 복합체를 cDNA로 역전사한 다음 PCR을 통해 증폭한다 [13]. mRNA 디스플레이 및 리보솜 디스플레이는 라이브러리의 크기가 1015로 매우 크기 때문에 배열의 다양성과 특이성이 높다는 장점이 있다.
2.2.4. 형질전환 마우스
마우스 체내에 존재하는 항체를 생성하는 생식세포 유전자를 불활성화시키고 그 자리에 인간의 항체생성 생식세포를 삽입하여 형질전환 마우스를 제작한다. 이렇게 제작한 형질전환 마우스에 질병을 유발하는 항원을 주사하여 면역반응을 일으키게 함으로써 항체를 생산하도록 한다. 이러한 방법으로 생산된 항체는 마우스 체내에서 항체 성숙과정(maturation)이 진행되기 때문에 항원 친화력이 높아지며 인간 유전자로부터 유래하기 때문에 사람을 대상으로 한 치료제 개발에 활용될 수 있다. 하지만 현시점에서는 형질전환 마우스를 제작하기 위해 고난이도의 기술이 필요하고 고가 비용이 발생한다 [14].
2.3. 감염병 예방 및 치료를 위한 인공항체 개발
2.3.1. 감염병과 면역반응
감염병을 발생시키는 원인 인자에 대한 면역시스템을 조절하여 예방 및 치료가 가능할 수 있는데, 예를 들어 감염병을 예방할 수 있는 인공항체를 인체에 투여하여 해당 감염병의 원인이 되는 병원체, 독소 등과 결합시킴으로써 원인물질을 중화시킬 수 있다. 따라서 감염병에 노출된 사람들을 위한 감염예방과 감염병에 대한 면역력 강화를 위해 인공항체가 투여된다. 천연두와 같이 세포면역이 발생하는 경우에는 종두백신 및 수두백신 등의 생백신(살아있는 바이러스 또는 세균 등을 약독화시킴으로써 독성을 제거하여 제작한 백신)이 사용되며, 일본뇌염과 같은 경우에는 중화항체를 사용한 불활성화 백신을 통한 면역시스템에 의해 예방이 가능하다. 인플루엔자와 같이 바이러스의 최초의 침입관문에 해당하는 기도점막감염이 발병으로 이어지는 경우에는 혈액 내에서 생산되는 IgG 항체보다 기도점막상에 분비되는 IgA가 예방에 유효하다 [15].
2.3.2. 신종 코로나 바이러스 감염증
SARS-CoV-2에 특이적인 항체에 해당하는 카시리비맙(Casirivimab)과 임데비맙(Imdevimab)의 복합제에 해당하는 로나프레브(Ronapreve)가 로슈와 리제네론에서 공동개발되어 COVID-19 감염증 예방 및 치료제로 판매 허가되었다. 다만 델타변이체에서는 효과를 나타냈으나 오미크론변이체에서는 중화활성이 감소되었다는 보고가 있다 [16]. 이부실드(Evusheld)는 SARS-CoV-2에 감염된 후 회복된 환자의 B세포에서 추출한 항체인 틱사게비맙(Tixagevimab)와 실가비맙(Cilgavimab) 각각의 Fc영역을 개량하여 반감기를 연장시킨 후 칵테일 형식으로 사용되는 중화항체이다 [17]. 이부실드는 감염 예방용으로 승인되었으며, 1회 투여한 후부터 최소 6개월 동안 예방효과를 나타냄이 임상실험을 통해 제시되었다 [18].
2.3.3. 급성 하기도 감염증
계절성 바이러스의 일종인 호흡기 세포융합 바이러스(Respiratory syncytial virus, RSV)에 의한 급성 하기도 감염증을 예방하기 위한 인공항체로 사노피와 아스트라제네카가 반감기연장 기술을 구사하여 공동개발한 신생아 및 영유아용 니르세미밥(Nirsevimab) 이 허가되었다 [19]. 신생아 및 영유아는 특히 면역체계가 완전하지 않은 상태이기 때문에 감염에 취약하여 2세가 되기 전에 대부분의 영유아가 급성 하기도 감염증을 발병함이 알려져 있다. 니르세비맙은 백신이 아닌 예방용 항체주사제로 FDA승인을 받은 RSV백신인 GSK가 개발한 아렉스비(Arexvy) 및 화이자가 개발한 애브리스보(abrysvo)와는 구분된다 [20].
2.3.4. 광견병
광견병은 사람과 동물을 공통 숙주로 하는 바이러스에 인해 발생하는 인수 공통 중추신경계 전염병이다. 광견병 바이러스 표면에 발현된 G protein의 antigenic site I과 II 각각에 결합하는 항체인 M777-16-3과 62-71-3의 칵테일에 해당하는 Twinrab가 FDA 승인을 받았다 [21]. Twinrab 이외에도 Rabishield, SYN023, CL184등 광견병 바이러스 표면의 G protein의 antigenic sites를 인식하는 항체 또는 항체 칵테일이 개발되었다 [22]. 이후 CHO cells 기반 재조합 anti-human rabies monoclonal antibody에 해당하는 Ormutivimab가 개발되어 다양한 광견병 바이러스의 감염을 억제하여 중화항체로 기능함이 보고되었다 [23]. 뿐만 아니라 광견병 항체를 rhabdovirus 발현시스템을 기반으로 재조합하여 제작한 rhuMAbs (recombinant human rabies virus-neutralizing monoclonal antibodies)가 개발되다. rhuMAbs를 햄스터와 마우스에 1회만 투여했을 경우에도 치사량의 광견병 바이러스에 노출되어도 사망하지 않음이 제시되는 등 광견병 예방 효율을 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다 [24].
2.3.5. 인간 면역결핍 바이러스
인간 면역결핍 바이러스(human immunodeficiency virus, HIV)는 면역체계를 파괴하는 레트로바이러스에 감염될 경우 후천성 면역결핍 증후군(acquired immune deficiency syndrome, AIDS) 질환이 유발된다. 레론리맙(Leronlimab)은 chemokine receptor 5 (CCR5)를 표적으로 하는 인간화 단일클론항체로, AIDS 치료제로써의 효능을 나타낸다 [24]. CD4를 표적으로 하는 인간화 단일클론항체로 AIDS 치료제로 FDA 승인을 받은 이발리주맙(Ibalizumab)이 있는데, 이는 CD4세포의 dimain1과 domain2에 결합하여 CCR5와 CXCR4 친화성 바이러스가 숙주세포로 침입하는 것을 저해한다 [25, 26].
3. 결론
조직공학에서의 탈세포화 및 재세포화 기술은 연구자들의 지속적인 관심과 노력에 의해 발전해 가고 있다. 이러한 기술로 만들어진 바이오 인공장기는 환자 맞춤형으로 실제 임상적으로 사용이 가능해질 것이다. 그 외에도 이 기술은 조직공학의 여러 면에서 활용가능성이 있다. 각 장기별로 만들어진 맞춤형 탈세포화 조직은 생체 이식재로써 세포 및 약물을 전달하는 역할을 할 수 있으며, 탈세포화 된 장기를 분말화 한 생체재료는 오가노이드(Organoid) 및 3D프린팅의 재료로써 활용될 수 있다. 하지만 이 기술에는 아직까지 해결해야 할 과제들이 남아있다. 탈세포화 이후 불완전한 화학약품의 제거 및 세포 부산물의 제거는 생체에 이식 후 면역반응을 유발할 수 있으며, 외부에 오래 노출된 장기의 멸균과 그에 따른 감염위험성에 대한 우려가 있다. 반대로 과도한 탈세포화와 세척 과정에 따른 세포외기질의 손실 및 구조의 파괴는 재세포화의 효율을 떨어뜨릴 뿐 아니라 장기의 기능을 제대로 하지 못하게 할 수도 있다. 따라서 재현성 있게 실제 이식 가능한 장기를 생산하려면 장기별로 정교한 맞춤 프로토콜의 표준화 작업이 필요하며, 자동화시스템 장비들을 통해 이를 만들어 나갈 수 있을 것이다. 이러한 한계들을 극복해 나간다면 탈세포화 및 재세포화 기술은 미래 재생의학 분야에서 혁신적인 발전을 이룰 수 있을 것으로 기대된다.
출처
BIO 리포트 https://www.ibric.org/bric/trend/bio-report.do?mode=view&articleNo=8693827&srCategoryId=100&article.offset=0&articleLimit=10#!/list
안영욱, 정희진. (2023). 감염병 예방 및 치료를 위한 인공항체 연구 동향. 홍익대학교