마우스유래항체의 임상적 적용은 인간항마우스항체반응(human anti-mouse antibody response, HAMA)과 같은 많은 불리한 요인을 가지고 있기 때문에 마우스유래항체의 제거를 가속화 할뿐만 아니라 예측할 수 없는 알레르기 반응을 유발할 수 있으며 마우스유래항체 Fc 단편 반응에 의해 유도된 항체 매개 세포 독성(ADCC)은 마우스유래항체의 광범위한 임상 적용을 심각하게 방해합니다.
마우스유래항체의 면역 원성을 감소시키기 위해 키메라 항체와 인간 항체의 연구 개발 전략과 기술이 계속 개발되어 항체 의약품 시장에서 중요한 항체 연구 개발 기술이 되었습니다. 파지 디스플레이 기술의 확립, 즉 파지에 의해 발현되는 인간 항체 유전자의 재조합 항원 결합 단편의 조합 라이브러리로부터 고친화성을 갖는 최초의 완전 인간 항체가 성공적으로 스크리닝되었습니다. 마찬가지로 인간 항체를 가진 게놈 마우스 모델을 구축함으로써 인간 항체 개발을 위한 가장 매력적인 기술 플랫폼이 되었습니다. 또한, 재활 환자에게 B 림프구와 인간 하이브리도마 세포를 결합하여 특수 질환에 대한 인간 항체를 얻는 기술을 사용하는 것도 인간 항체 연구 개발을 위한 개발 잠재력을 가진 신흥 기술이 되었습니다.
인간화 항체의 확립은 먼저 키메라 항체 기술의 구축으로 시작됩니다. 즉, 마우스유래항체 가변 영역이 인간 항체 불변 영역과 결합됩니다. 키메라 항체 서열의 약 30 %는 마우스에서 유래하고 나머지 70 %는 인간 항체 서열입니다. 이 키메라 항체는 항체 결합 항원의 특이성을 유지합니다. 키메라 항체 기술과 비교하여 상보성 결정 영역(CDR) 이식 기술은 마우스유래항체의 결합 에피토프 서열 만 보유하고 나머지는 인간 항체 성분입니다. 인간 항체 서열은 이 항체의 90 %를 차지합니다. 따라서 CDR 이식 기술은 키메라 항체보다 면역 원성이 적으며 한때 인간화 항체 개발을 위한 gold standard 기술로 간주되었습니다. 이 기술은 인간 항키메라 항체 및 인간 항 CDR 항체의 발생률을 약 40 %에서 약 9 %로 감소시킬뿐만 아니라 장기적이고 반복적인 치료가 필요한 복잡 질환(예: 종양 및 자가 면역 질환)의 임상 치료를 위한 토대를 마련했습니다. 그러나 인간화 항체 기술의 가장 큰 단점은 보편적인 방법이 없다는 것입니다. 예를 들어 인간화된 CDR 이식 프로세스에는 높은 맞춤화가 필요합니다. 더욱이, 10 % 마우스유래항체 서열의 존재로 인해 인간화 항체의 임상 적용은 여전히 어느 정도의 면역 거부 또는 과민성 위험을 가지고 있습니다.
인간화 항체 기술의 성공적인 개발을 바탕으로 90 년대 초에 완전한 인간 항체를 개발하기 위해 파지 디스플레이 기술이 사용되었습니다. 이 기술은 재조합 펩타이드 및 단백질 플랫폼 구축과 in vitro 디스플레이 기술의 실현을 기반으로 합니다. 파지 코트 단백질과 외래 다양성 조합 항체 유전자는 함께 융합되어 필요한 항체 조합 발현 라이브러리를 구축합니다. 파지 코트 단백질과 융합된 이러한 인간 항체 유전자는 파지 표면에 함께 표시될 수 있으며 특이성 항원 결합 스크리닝 방법은 항원에 특이적으로 결합하는 파지 항체를 얻을 수 있습니다. 이 기술 플랫폼을 사용하여 개발된 최초의 인간 항체는 주로 항체 단편(예: scFv 및 Fab)입니다. 완전 인간 항체 개발에서 파지 디스플레이 기술의 중요한 공헌은 이 기술이 생체내 면역 반응에 의존하지 않고 체외 항체 스크리닝 방법을 통해 다양한 항원(예: 자가 항원, 독소, 불안정하고 비 면역 원성 항 등)을 얻으며, 친화성 성숙 형질 전환을 위한 후보 인간 항체가 될 수 있다는 것입니다.
90 년대 초, 연구자들은 또 다른 완전 인간 항체 연구 개발 기술 플랫폼, 즉 인간 항체 유전자 마우스 모델을 성공적으로 구축했습니다. 이 기술은 인간 항체 게놈을 마우스 항체의 해당 게놈에 도입하거나 대체하는 것입니다. 마우스의 면역 체계가 항원으로 면역되면 마우스에서 완전한 인간 항체를 합성하고 생산할 수 있습니다. 인간 항체 유전자 마우스 모델 플랫폼의 성공적인 개발은 의심 할 여지없이 인간 항체의 임상 적용 발전을 크게 촉진했습니다.
완전 인간 항체 개발에서 파지 디스플레이 기술의 먼저 빠르고 그 다음에 느린다는 특성과 비교했을때, 초기의 항원 면역 마우스, 특이성 항체의 스크리닝 및 하이브리도마 세포의 제작 등 단계에서 인간 항체 유전자 마우스 기술 플랫폼은 비교적 느립니다. 그러나 초기 항체가 확보되면 이후의 항체 최적화 과정이 고주파 유전자 돌연변이를 통해 마우스에서 자연적으로 완성되기 때문에 이 기술 플랫폼은 항체 친화성 및 유효성을 향상시킬 수 있는 능력, 그리고 면역 거부를 걱정할 필요가 없는 뚜렷한 장점을 보여줍니다. 현재 승인된 인간 항체의 임상 적용은 또한 항체 약물 druggability 관련 지표(예: 항체 자가 중합, 특이성 결합 등)의 평가에서 인간 항체 유전자 마우스 기술로 개발된 항체 약물은 더 잘 수행된다는 것을 증명합니다.
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.
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