화학과 이지현 학생, 항체 응집을 억제하는 원리를 이론적으로 밝혀 제1저자로 국제저명학술지에 논문 게재
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- 작성자 커뮤니케이션팀
- 보도일자 2020-12-03
우리대학 화학과 함시현 교수 연구실 소속 이지현 학생(화학과 17)이 신약 개발에서 빠르게 발전하고 있는 항체 치료법에서 주된 애로로 꼽히는 응집에 대하여 그것을 효과적으로 억제하는 원리를 밝혔다. 이번 연구는 삼성미래기술육성재단과 한국연구재단의 지원을 받았으며, 결과는 국제 저명 학술지인 네이처의 자매지 ‘사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)’에 12월 3일자 게재됐다. (논문명: Local Environment Effects on Charged Mutations for Developing Aggregation-Resistant Monoclonal Antibodies.)
(사진설명: 함시현 교수(좌), 이지현 학생(우))
항체 치료법은 암, 바이러스 감염, 자가면역질환 등 광범위하게 사용되며 최근 코로나 바이러스로 인한 판데믹을 겪으며 더욱 주목받고 있다. 하지만 높은 농도의 주입 및 운반 과정 등에서 쉽게 응집하여 효과가 변질되는 문제가 존재하여 왔다. 양전하 혹은 음전하를 가진 아미노산 잔기(residue)를 항체에 도입(charged mutation)하면 응집이 덜 된다는 사실은 이미 알려져 있었지만, 특정한 항체 각각에 대해 어떤 아미노산 잔기를 항체의 어느 부분에 도입하면 좋을지에 대한 이해가 부족하여 개발에 어려움을 겪어왔다.
이에 함 교수 연구팀은 역동열역학 분석 방법을 적용하여 실험적으로 향상된 용해도를 보였던 인간 면역결핍 바이러스 1형 (HIV-1) 항체 및 치매와 관련된 항체의 용매화 자유 에너지를 계산하였고, 위치 지정 분석(site-directed analysis)을 통해 도입된 아미노산 잔기 및 그 주변의 잔기들이 항체의 용매화 자유 에너지에 어떻게 기여하고 있는가를 분석하였다.
그 결과, 항체 응집이 도입된 아미노산 (charged mutation site)로부터 약 15 Å 이내에 위치한 잔기들의 종류에 의존한다는 local environment effect를 발견하였다 (그림 참조). 이는 단백질의 알짜 전하에 따라 변이로 도입되는 아미노산의 전하가 달라지며 크게 안정된 용매화 자유에너지를 보인다는 기존의 함 교수의 연구결과에 더하여 charged mutation에 의한 항체 응집 메커니즘의 이해를 증진시켰다. 이를 통해 향후 항체에 관한 제약 부분에 다양하게 활용될 것으로 전망된다.
함 교수는 “이지현 학생은 학부생임에도 불구하고 연구에 열정적으로 참여하였고, 그 결과 이러한 훌륭한 성과를 얻을 수 있어서 대견하다.”고 밝혔고, 이지현 학생은 이번 결과에 관해 “연구실의 좋은 시스템 덕분에 학부생으로서 연구에 참여할 수 있었다. 그 덕에 이런 좋은 성과를 얻을 수 있었고, 앞으로 이를 응용하여 다양한 항체 치료법 관련 연구에 도전하고 싶다.”는 소감을 전했다.
한편, 해당 논문은 2020년 12월 03일 19시부터 열람이 가능하다.