암, 심혈관, 자가 면역 및 염증과 같은 질병을 치료하기 위한 경쟁에서 단일 클론 항체(mAB)는 현대 의학의 마지막 장벽이다. 이는 또한 COVID-19에 대항하여 싸울 수 있는 강력한 도전자이다. 그러나 미래를 위한 희망에도 불구하고 모든 단일 클론 항체(mAB)의 생산에는 비용이 상당한 장애물로 작용한다. 이 도전은 EU FET (미래 및 신흥기술) 프로그램에서 자금을 지원받은 AMECRYS 프로젝트의 연구원들에 의해 수행되었다. 그들은 다운스트림 처리 작업을 혁신하여 비용문제를 극복하고 바이오 의약품 생산을 향상시키기 위해 노력하고 있다.
대부분의 약물과 달리 항체는 화합물이 아니다. 그들은 질병으로부터 스스로를 방어하기 위해 신체가 생산하는 천연 단백질이다. mAB는 고유한 백색 '모'혈액 세포를 복제하여 만든 항체이다. 암세포, 박테리아 또는 바이러스와 같은 특정 대상에만 결합하도록 만들 수 있다. 예를 들어, mAB는 현재 숙주 세포에 들어가기 위한 스파이크 단백질 COVID-19 사용을 목표로 하는 능력에 대해 조사 중에 있다. 이것은 숙주세포를 정화시키고 무해하게 만든다. mAB는 업스트림(세포에 의한 생산)과 다운스트림(정화)의 두 가지 주요 단계로 생산된다. 생산의 주된 도전은 단백질 A 크로마토그래피로 알려진 공정이 진행되는 다운스트림 단계와 관련이 있다. 전통적으로 크로마토그래피에 사용되는 재료는 엄두를 못 낼 만큼 비싸다.
AMECRYS 컨소시엄은 값비싼 단백질 A 크로마토그래피 단계를 막 결정화로 대체하여 제거할 것을 제안한다. 즉, 업스트림 단계에서 약물을 생산한 후 특별히 개발된 막 기반 시스템을 사용한 결정화에 의해 생산된 발효액에서 대신 회수할 수 있음을 의미한다. 막에 저렴한 재료를 사용하고 효율성을 높이면 다운스트림 비용을 크게 줄일 수 있으며 결과적으로 mAB의 전체 제조 비용을 약 60 %까지 절감할 수 있다. 이는 mAB 치료법의 사용뿐 아니라 확산에 큰 영향을 미칠 수 있다. 또한 개발된 기술을 사용하여 한 회분의 배치(batch)에서 연속 작업 프로세스로 전환하면 효율성이 향상되고 설치 공간이 30배 감소하여 쉽게 확장할 수 있다.
2021년 3월에 종료되는 이 프로젝트는 새로운 기술로 실험실 규모의 발효액에서 모델 mAB를 성공적으로 복구하여 이미 과학적인 목표를 달성했다. 이제 팀은 경제적 목표, 즉 mAB의 제조 비용을 지속적으로 줄이기 위해 다양한 규모의 작업 시제품(prototypes)으로 아이디어를 전환하고 있다. AMECRYS 프로젝트 내에서 프로토타입의 새로운 기술을 보호하기 위한 특허가 진행 중이다.
이탈리아 연구이사회(Consiglio Nazionale delle Ricerche)의 프로젝트 코디네이터인 지안루카 디 프로피오(Gianluca Di Profio)는 “AMECRYS 프로젝트는 매우 야심찬 제안에서 시작했다,” “mAB를 결정화하는 것은 어렵고 새로운 기술로 그렇게 하는 것은 훨씬 더 어렵지만 우리는 이를 복구하고 정화하는 것이 가능함을 입증했다”라고 말했다. 그리고 그는 "이것이 제약 제조 모델의 잠재적인 변화와 결합되어 바이오 의약품 생산에 있어 혁신적이고 지속 가능한 기술 솔루션으로 가는 길을 열 수 있다”고 덧붙였다.
다음 단계를 준비하면서 AMECRYS 컨소시엄 파트너인 CNR과 칼라브리아 대학(University of Calabria)은 프로젝트 결과를 활용하기 위해 파생기업인 Seligenda Membrane Technologies를 설립했다. 2020년에 mAB 시장이 전 세계적으로 1,250억(125 billion) 달러에 이를 것으로 예상됨에 따라 새로운 기술과 관련 제조 공정은 엄청난 미래 시장 잠재력을 제공할 것으로 보인다.
