인간세포를 이용한 단백질 생산세포주 개발기술 및 고효율 임시 발현 기술 확립 = Establishment of human cell system for stable and transient protein expression

국문 초록 (Abstract)

1. 과제 종료시 최종목표
(1) 인간세포를 이용한 단백질 생산세포주 개발 기술 확립
(2) 인간세포를 이용한 고효율 임시발현 기술 확립
2. 기술개발 배경
(1) 인간세포를 이용한 단백질 생산세포주 개발 기술
□ 바이오 신약 개발 과정에서 약효와 안전성 측면에서의 기대 수준 높아짐
□ 복잡한 구조의 당단백질 의약품 개발시 인간 당단백질의 필요성 대두됨
(2) 인간세포를 이용한 고효율 임시발현 기술
□ 혁신 바이오신약의 성공가능성을 높이기 위해서는 단기간 내에 높은 생산성을 얻을 수 있는 고효율 임시발현 기술이 필요함.
□ 현재 많이 활용되고 있는 임시발현 시스템의 경우 생산성이 낮고, 생산성이 높다고 알려져 있는 상업화 임시발현 시스템의 경우 고가의 배지와 시약을 사용해야 한다는 단점이 있음.
3. 연구내용 및 결과
(1) 인간세포를 이용한 단백질 생산세포주 개발 기술 확립
□ CAP 생산세포주 개발 기술을 도입한 후 검증하였고, 유한양행 바이오신약 후보물질에 대해 생산세포주 개발을 진행하였음.
□ 생산세포주 개발 기술에 대한 핵심성과 목표 (배치 생산성 300 mg/L)를 달성하였으며, 향후 배지 탐색 및 적응을 통해 생산성이 더욱 높아질 것으로 기대됨.
□ CAP/CAP-T 유래 발현 단백질에 대한 당분석을 통해 인간 당단백질 생산 가능성을 확인하였음.
(2) 인간세포를 이용한 고효율 임시발현 기술 확립
□ CAP-T 임시발현 시스템을 도입하고 이를 검증하였고, 임시발현 생산성을 향상시킬 수 있는 연구를 수행하였음.
□ 임시발현 기술 확립 관련 핵심성과 목표 (임시발현 생산성 150 mg/L)를 달성하였음.
4. 활용방안 및 파급 효과
□ 유한양행에서 현재 수행 중이거나, 수행 예정인 바이오 신약 파이프라인 중 재조합 단백질 과제의 후보물질 도출 단계와 생산 세포주 개발에 활용할 계획임.
□ 유한양행과 협력관계에 있는 오송첨복단지 신약개발지원센터와 국내 바이오 벤처기업 중 한 곳에서도 동일 기술을 공유하여 활용하게 되었으며, 국내 단백질 발현기술 수준 향상에 큰 도움이 될 것으로 판단됨.
□ 인간세포를 이용한 생산세포주 개발 기술은 기존의 동물세포 발현기술을 대체할 수 있을 것으로 기대되며, 발현 단백질이 인간 당화패턴과 동일하므로 만성질환인 당뇨나 비만치료제 개발과 같이 면역원성 가능성을 최소화해야 하는 경우, 유용하게 활용될 수 있음.
□ 고효율 임시발현 시스템 확립으로 기존의 발현 기술과 비교하여 임상 후보물질 선정까지의 개발 기간을 줄일 수 있을 것으로 기대됨.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we established human cell system for stable and transient protein expression. Therapeutic protein production using human cell system can offer significant advantages with respect to protein quality, serum half life and safety. And it can be solved the increasing needs for human glycosylated protein in complex biopharmaceutical production. During development of innovative biopharmaceuticals, rapid production of milligram to gram scale proteins is needed to support research material generation. For the purpose to supply research material, various transient expression system had been widely used; however, the productivity was not enough to support required material. To resolve these problems, we introduced technologies and know-how from CEVEC pharmaceuticals (Germany) which owns proprietary expression system based on human amniocytes for human stable cell line development and transient expression. First of all, we evaluated human cell system for stable cell line development. After verification of techniques, we developed stable cell line for biopharmaceutical candidate, which is actually ongoing project in Yuhan. The performance objectives (batch productivity: 300 mg/L) was achieved, and we hope that the productivity would be increased after media adaptation and process development. Furthermore, we analyzed glycosylation pattern between stable and transient expressed proteins and confirmed the human glycosylation profile. Second, we evaluated human cell system for transient protein expression. To increase the productivity of transient production, we examined various strategies and achieved the goal (150 mg/L). Yuhan is now applying two established systems to ongoing biopharmaceutical projects. After sharing interim results with our collaboration partners, two domestic organizations had introduced the same human cell technologies. We hope that the domestic level of protein expression techniques would be enhanced by using human cell systems. Human cell system will enable the production human glycosyalted protein, which could be applied to chronic disease, such as diabetes, obesity. High efficient protein expression system will accelerate the developmental speed of innovative biopharmaceuticals and increase the possibility of success.