유전자 편집 기술의 지속적인 발전과 개선으로 인간 항체 유전자를 발현하는 마우스 모델 기술 플랫폼의 성공적인 구축은 치료용 항체 약물 개발의 혁명적인 혁신 일뿐만 아니라 치료용 항체의 약물 개발 및 그것이 임상적으로 광범위하는 사용을 촉진합니다.
인간 항체를 개발하기 위해 마우스 모델을 사용하는 전략은 마우스 면역 시스템을 사용하여 마우스에서 인간 항체 유전자 재조합과 체세포초돌연변이의 자연 발생 과정을 통해 다양한 면역원에 대한 다양한 조합 및 특이성을 가진 인간 항체를 생산하는 것입니다. 인간 항체 유전자 마우스 모델의 확립은 치료용 항체 개발을 위한 신뢰할 수 있는 기술 플랫폼을 제공합니다. 다른 인간 항체 개발 기술과 비교할 때, 유전자 마우스 기술 플랫폼은 인간 항체 생산에 있어 인간화 및 더 많은 항체 조합 다양성이 필요하지 않을 뿐만 아니라 항체의 생체내 친화성 성숙과 항체 복제 프로세스 스크리닝이 자연적으로 최적화된다는 등 장점이 있습니다.
1985 년에 과학자들은 처음으로 인간 항체 유전자를 마우스 생식 세포에 도입하고 인간 항체를 생산하기 위한 형질 전환 마우스의 제작을 제안했으며, 이것이 인간 항체의 생산 및 개발에 대한 새로운 아이디어를 창출했습니다. 1989 년에 과학자들은 인간 IgM 항체 중쇄의 가변 영역(VDJ 포함) 및 μ 체인 불변 영역 유전자를 포함한 인간 항체 중쇄 유전자 벡터를 처음으로 구축했습니다. 약 25kb의 플라스미드 DNA 벡터를 마우스 수정란에 미세주사하여 인간 항체 μ 체인을 발현하는 약 4%의 마우스 B 세포 및 인간 IgM 항체를 생산할 수 있는 형질전환 마우스를 성공적으로 획득했습니다. 1993 년 과학자들은 마우스 항체 중쇄 부분 (JH) 및 경쇄(Jk) 유전자를 제거하고 인간 IgH 및 IgL 항체를 발현하는 형질전환 마우스와 교배하여 다양한 조합을 생성할 수 있는 인간 항체 형질전환 마우스 모델을 성공적으로 획득했습니다.
1994 년 최초의 인간 항체 유전자 마우스 HuMabMouse 기술 플랫폼이 성공적으로 개발되었습니다. 이 마우스 모델은 마우스 항체 중쇄와 경쇄 (IgH 와 IgK) 유전자의 제거를 기반으로 하며 인간 항체 중쇄 및 경쇄 유전자를 발현하도록 제작됩니다. 전체 인간 항체 중쇄 게놈은 약 1.29Mb이고 경쇄 게놈은 약 1.39Mb인 반면, 처음에 도입된 인간 항체 중쇄 게놈 크기가 약 80kb에 불과합니다. 항체 다양성 조합은 생식 세포의 V (D) J 유전자에 의해 결정되기 때문에 도입된 인간 항체 게놈의 용량을 증가시키고 인간 항체 유전자 조합의 다양성을 증가시키는 방법은 이 기술 플랫폼의 성공적인 개발을 위해 합리적인 전략 및 해결해야 할 핵심 기술 문제입니다.
1993 년에 과학자들은 효모 인공 염색체(YAC) 벡터를 사용하여 효모 상동재조합을 통해 인간 항체 중쇄(~ 220kb) 및 경쇄(~ 300kb) 벡터를 각각 구축했으며 효모-배아줄기(ES) 세포 융합 방법을 이용해 마우스 ES 세포에 성공적으로 도입했습니다. 1997 년, 큰 조각의 인간 항체 중쇄(~ 1Mb) 및 경쇄(~ 700kb)의 YAC를 마우스 ES 세포에 도입하고 마우스유래항체 유전자(가변 및 불변 영역) 녹아웃 마우스와 교배시켜 인간 항체 유전자를 발현하는 마우스 모델 XenoMouse를 성공적으로 제작했습니다. 이 유전자 마우스는 66 개의 인간 항체 중쇄 가변 영역(VDJ) 유전자와 32 개의 경쇄 가변 영역(VJ) 유전자를 포함합니다. XenoMouse와 HuMabMouse 마우스 모델은 인간 항체 유전자에 대한 마우스 항체 유전자의 간섭 가능성을 완전히 배제하고 인간 항체 유전자 조합의 다양성을 증가 시켰지만, 이 두 마우스 항체 유전자는 모두 완전 녹아웃되었습니다. 즉, 마우스의 항체 가변 영역 유전자가 부족할뿐 아니라 불변 영역 유전자도 녹아웃되어 인간 항체 생산의 유효성을 감소시키고 마우스 체내에서 항체의 class switch 효과 및 체세포초돌연변이 발생율에 영향을 줍니다.
2014 년 과학자들은 박테리아 인공 염색체(BAC) 및 Cre loxP 재조합 기술을 적용하여 시험관내 ES 세포주에서 인간 항체 중쇄(VDJ)의 가변 영역과 경쇄(Vk-Jk)의 가변 영역을 마우스 중쇄 불변 영역(Cμ) 및 경쇄 불변 영역(Ck)의 upstream 영역에 각각 삽입해 마우스 항-불변 영역에 영향을 미치지 않음을 바탕으로 KyMouse 마우스 모델을 성공적으로 제작했습니다. KyMouse 마우스는 항원 자극 후 체세포 고주파 돌연변이의 발생을 실현하고 고친화도 인간 항체를 생산할 수 있습니다.
또한, 과학자들은 특정 수의 큰 단편 인간 항체 유전자 BAC를 구축하여 일련의 미세 주입 방법을 수행하고 해당 BAC 벡터를 마우스 ES 세포에 도입하여 인간 항체 중쇄 및 경쇄 가변 영역 유전자가 마우스 항체 중쇄 및 경쇄 가변 영역 유전자에 대한 부위 특이적 대체를 실현했습니다. 마우스 항체 유전자 불변 영역의 유지를 바탕으로 Veloclmmune 마우스 모델을 성공적으로 제작하였습니다.
현재 인간 항체 유전자 마우스 기술 플랫폼을 사용하여 치료용 항체를 개발하는 바이오 메디컬 회사는 주로 7 개가 있습니다. (1. Cell Genesys/Abgenix사에서 개발한 XenoMouse 마우스; 2. Genpharm/Medarex사의 HuMAbMouse 마우스(2005 년 Amgen 및 2009 년 Bristol Myers Squibb에 인수); 3. Kymab사의 KyMouse; 4. Regeneron사의 VelociMouse 마우스; 5. H2L2 Harbour Biomed사의 마우스; 6. Trianni사의 Trianni 마우스, 7. Ablexis사의 AlivaMab 마우스) 그러나 현재 승인된 인간 항체는 XenoMouse, HuMAbMouse 및 VelociMouse의 세 가지 유전자 마우스 기술 플랫폼에서만 제공됩니다.
지금까지 HuMabMouse 마우스 플랫폼에서 개발 및 승인받은 8개의 인간 항체가 있으며, 그 중 2 개, 항 CTLA-4 항체 YervoyI와 항 PD-1 항체 Opdivo가 각각 2011 년과 2014 년에 승인되었으며 전부 흑색종 환자의 치료에 처음 사용됩니다. 항 CTLA-4 항체는 면역 체크포인트 억제제 CTLA-4에 결합하고, CTLA-4와 APC 세포 표면의 B7와의 결합을 억제하고, 세포 독성 T 림프구의 활성을 활성화하고, 종양 세포를 죽이는 효과를 얻을 수 있습니다. 유사하게, 항 PD-1 항체와 면역 체크포인트 억제제 PD-1의 결합은 종양 특이성 T 세포에 대한 면역 억제 효과를 방지하고 종양 치료 목적을 달성합니다. HuMabMouse 마우스 플랫폼에서 승인된 두 개의 항 IL-12 서브 유닛 p40 및 IL-23 항체는 염증촉진 반응 신호를 차단하고 염증 반응을 줄이는 효과를 얻을 수 있으며 자가 면역 질환의 임상 치료에 사용됩니다. 이 두 항체는 각각 2009 년과 2016 년에 심한 플라크 건선과 크론회장염 치료용으로 승인되었습니다.
XenoMouse 마우스 플랫폼에 의해 개발되어 승인받은 인간 항체는 7개가 있습니다. 2006 년에는 EGFR 발현 (KRAS 유전자 돌연변이 없음)으로 전이성 대장암 환자를 치료하기 위해 최초의 완전 인간 항 EGFR 항체가 사용되었습니다. 이 인간 항체는 EGFR이 리간드에 결합하는 것을 방지하고 EGFR 신호 전달 경로를 억제하며 종양 세포 아폽토시스를 유도합니다. 또한, 자가 면역 피부 관련 질환을 치료하는 데 사용되는 두 가지 인간 유래 항체가 있는데, 그중 하나는 건선 환자의 염증을 줄이는 효과가 있는 인간 항 IL-17 항체이며 다른 하나는 IL-17 패밀리 사이토카인을 억제하는 인간 항IL-17 수용체 항체입니다. 이 두 항체는 2015 년과 2017 년에 각각 미국 FDA의 승인을 받았으며 건선 환자의 임상 치료에 사용됩니다.
2 세대 인간 항체 유전자 Veloclmmune 마우스 기술 플랫폼으로 항 IL-4 수용체 항체, IL-4 및 IL-13 신호 전달 경로 억제, 항 IL-6 수용체 항체 등 4 개의 인간 항체 약물을 획득했습니다. 2017 년 승인된 항 IL-6 수용체 항체는 IL-6 신호 전달 경로를 억제하고 간세포에서 염증 관련 인자의 방출을 줄여 류마티스 관절염 및 기타 자가 면역 질환의 치료 효과를 달성합니다. 또한, 코로나 19 치료에 있어서 이러한 항체는 바이러스로 인한 염증성 사이토카인 폭풍을 완화시키는 효과가 있을 수 있는 것으로 간주됩니다.
인간 항체를 발현하는 마우스 모델의 확립은 치료용 항체 약물 개발을 위한 신뢰할 수 있고 대체할 수없는 플랫폼을 제공합니다. 본 White Paper에서 당사 전문가들은 항체 약물 개발의 전체 프로세스를 검토하고 인간 항체 마우스 모델 생성에 사용되는 다양한 전략을 분석합니다.
Outline of Contents
● How are Therapeutic Antibodies Developed?
● Important Considerations in the Humanization of Antibodies
● Human Antibody Discovery Using In-vivo Mouse Models
● Leveraging Humanized Mice for Human Antibody Discovery
Cyagen은 TurboKnockout® , RMCE와 BAC 기술을 사용하여 인간 항체 유전자를 발현하는 LFKI(large fragment knock-in) 인간화 마우스 모델을 생성할 수 있습니다.
<< Download Free White Paper on Human Antibody Discovery Now!
영업일 기준 1-2일 내에 답변해 드리겠습니다.
전화:
이메일: