연구팀은 항원-항체 면역반응을 기초로 마우스면역화기술을 사용해 특정 병원체에 특이적으로 결합하는 진단항체를 인위적으로 제작해 선별했다. 요즘 항체의약품 관련 소식에서 흔히 볼 수 있는 단일클론항체라는 말은 특정 항원 하나에만 개별적으로 결합하는 항체라는 뜻이다. 한 가지 항원에만 결합하기 때문에 항원-항체 반응을 이용한 진단 기술을 개발하는 데 필수다.
이전까지는 면역화된 마우스의 비장에서 B세포를 분리해 골수종 세포와 융합시켜 만든 하이브리도마 세포주를 통해 단일클론항체를 생산했다. 암세포의 일종인 하이브리도마 세포주는 죽지 않는 세포여서 무한히 세포 분열하며 항체를 무한정 생산할 수 있다. 하지만 생산 수율이 기대에 미치지 못했다.
연구팀은 면역화된 마우스의 비장 세포로부터 전령RNA(mRNA)를 추출해 항원 결합 부위 관련 유전자를 합성했다. 이렇게 제작된 유전자 집합체를 면역 라이브러리라고 하며, 표적 항원별 10^7개 이상의 유전자 서열 다양성을 확보했다. 다양한 고위험성 병원균과 독소를 대상으로 항원 설계 및 진단항체 발굴에 집중하고 있다.
국가 안보를 위한 쓰임새도 크다. 러시아·우크라이나 전쟁과 같이 혼란스러운 국제 정세와 극단주의 국제 테러 조직의 위협으로 전 세계의 불안감이 고조되고 있다. 고위험성 세균이나 바이러스 등이 군사 무기화될 수 있음을 간과해서는 안 된다. 특히 탄저균은 포자 형태로 수십 년 이상 생존이 가능해 테러 및 군사 무기로 활용되기 쉬우므로 대비가 필요하다. 상황 발생 조기에 정확한 진단을 해야만 사태가 더 커지는 것을 막을 수 있다. 글로벌 교류 확대로 신·변종 감염병 유입이 빈번해질 것으로 우려되는 상황에서 이를 조기에 진단하고 대응하는 데 사용될 수 있다.
한국은 현재 세계 최고 수준의 합성생물학 기술을 보유하고 있으며 앞으로도 꾸준히 발전할 것으로 기대된다. 합성생물학 분야의 핵심 기술 중 하나인 차세대 염기서열분석(NGS) 기술은 특정 질병의 조기 진단 및 선별검사 등 첨단바이오 분야에 널리 활용될 것이다. 또한 NGS 기술을 통해 항체 선별 과정을 보다 고도화·자동화할 수 있을 것으로 기대한다.
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