낙타 없이 '나노바디' 대량생산…中, 유전자 편집 쥐 개발

중국 연구진이 외래 유전자를 주입하지 않고도 중쇄항체(hcAbs)를 효율적으로 생산하는 새로운 유전자 편집 쥐 모델 개발에 성공했다.

중국농업대학과 중국과학원 동물연구소 공동 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 기술을 이용해 'MDG1' 마우스 모델을 구축했다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 지난 5월 12일 국제학술지 '네이셔널 사이언스 리뷰(National Science Review)'에 게재됐다.

중쇄항체에서 유래한 나노바디(단일도메인항체)는 분자량이 작고 안정성이 뛰어나 신약 개발 분야에서 주목받고 있다. 하지만 현재 나노바디 생산은 주로 낙타과 동물에 의존해 비용이 많이 들고 과정이 복잡한 한계가 있었다.

기존에는 낙타나 인간의 유전자를 쥐에 이식하는 키메라 모델을 개발하려는 시도가 있었지만, 항체 발현 수준이 낮고 면역 반응이 불완전한 문제가 있었다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 쥐의 자체 면역글로불린 중쇄(IgH) 유전자좌에서 약 134kb 크기의 특정 DNA 단편을 제거하는 방식을 택했다.

그 결과, MDG1 마우스 모델은 외부 유전자 없이 내인성 유전자만으로 IgG2c 아형의 중쇄항체를 안정적으로 대량 생산했다. 특히 B세포 발달에 필수적인 일부 유전자가 없음에도 불구하고, 정상적인 B세포 발달과 다양한 항체 라이브러리를 유지하는 것으로 확인됐다.

연구팀이 MDG1 쥐에 여러 종양 항원과 아프리카돼지열병 바이러스 단백질을 주입해 면역 반응을 유도한 결과, 높은 역가의 중쇄항체가 생성됐다. 이 항체들로부터 분리한 단일도메인항체는 친화도가 10⁻⁸–10⁻¹⁰ M 수준으로 높았으며, 안정성과 용해도는 낙타 유래 나노바디와 비슷했다.

또한, 일부 항체는 강력한 바이러스 중화 능력을 보였으며, 인간 항체 일부(IgG-Fc)와 융합했을 때 종양 세포를 표적하는 효과도 나타냈다. 이는 항바이러스제 및 항암 신약 개발에 기여할 수 있는 가능성을 시사한다.

연구팀은 "MDG1 마우스 모델은 기존 낙타 면역 시스템보다 비용이 저렴하고 대량 번식이 용이해 고효율 항체 스크리닝에 적합하다"며 "기초 연구와 산업적 활용 가치가 모두 높다"고 설명했다. 이번 연구는 중국 국가중점연구개발계획 등의 지원을 받아 수행됐다.