상지대학교(총장직무대행 유만희)는 제약바이오학과 나정현 교수팀이 고려대학교 의과대학 정상택 교수, 오송첨단의료산업진흥재단 이원규 박사 연구팀과의 공동연구를 통해 우리나라 연안에 서식하는 까치상어를 이용한 유용 바이오메디컬 소재 발굴 기술을 세계최초로 개발했다고 17일 밝혔다.

해당 기술은 JCR(Journal Citation Reports) 영향력 지수 기준 수의과학 분야 상위 4.14%에 해당하는 국제학술지인 ‘어패류면역학회지(Fish and Shellfish Immunology)’에 게재됐다.

관련 논문의 교신저자는 상지대 나정현 교수와 고려대학교 의과대학 정상택 교수이며, 제1저자는 상지대학교 제약바이오학과 석사과정 김우성, 채희도 학생과 고려대학교 의과대학 정인지 학생, 오송첨단의료산업진흥재단 이원규 박사이다. 

낙타 및 연골어류 등에서 발굴되는 단일 도메인 항체는 크기가 작고, 물리화학적 안정성이 우수하며, 기능개선을 위한 엔지니어링이 용이할 뿐만 아니라 인간이 아닌 이종 유래임에도 낮은 면역원성을 가지는 등 치료 및 진단 목적의 바이오메디컬 소재로써 장점을 가진 혁신항체 플랫폼이다.

이러한 장점을 가지고 있는 단일 도메인 항체를 연골어류인 상어에서 발굴하기 위해 전 세계적으로 활용되는 동물모델은 간호사상어(Ginglymostoma cirratum)와 흰점얼룩상어(Chiloscyllium plagiosum)로써 모두 우리나라 연안에서는 확보가 불가능한 어종이다.

나정현 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 국내 연안에 서식하는 까치상어(Triakis scyllium)를 활용해 단일 도메인 항체를 발굴할 수 있는 새로운 방법론을 제시했다.

먼저 까치상어에 야생형 코로나19 바이러스의 재조합 중화항체의 주요한 표적 단백질을 접종한 후 까치상어의 면역세포 유전자를 활용해 파지 디스플레이(phage display) 기반의 단일 도메인 항체 라이브러리를 구축했다. 

파지 디스플레이는 펩타이드나 항체 같은 단백질의 일부 또는 전체 단백질을 박테리오파지의 표면에 제시하는 생명공학적 방법이다.

그리고 제작한 라이브러리를 활용한 바이오패닝(biopanning)을 통해 야생형 코로나19 바이러스뿐만 아니라 코로나19 변이체 바이러스들에도 중화효능을 가지는 단일 도메인 항체(CoV2NAR-1)를 선별할 수 있었다.

바이오패닝은 Phage display 항체 라이브러리 내에서 특정 항원에 결합하는 항체를 선별하는 연구방법이다.

그뿐만 아니라 CoV2NAR-1의 면역원성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석한 결과, 현재 유방암 항체치료제로 임상에 적용되고 있는 허셉틴(trastuzumab) 보다 CoV2NAR-1의 면역원성이 매우 낮음을 확인할 수 있었다.

이번 연구를 통해 우리나라 연안에 서식하는 까치상어가 최근 항체의약품 분야에서 주목받고 있는 단일 도메인 항체를 발굴할 수 있는 새로운 동물모델임을 입증할 수 있었고, 이는 나고야의정서에 의거해 까치상어 유래 유용 바이오메디컬소재 유전자원 주권을 우리나라가 확보하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

제약바이오학과 나정현 교수는 “우리나라 연안에는 까치상어뿐만 아니라 다양한 종류의 연골어류들이 서식하고 있어, 우리나라 고유의 연골어류들을 활용해 신규 바이오메디컬소재를 개발하는 방법론을 확립하기 위해 노력하겠다”고 밝혔다. 

원주=박하림 기자 hrp118@kukinews.com