- 작성자기획운영팀
- 작성일시2022.03.10 11:59
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바이오의약품 생산세포주 개발 지원 기술
1. 개요
신약개발프로세스지원부 셀라인배지개발지원팀에서는 크게 3가지 업무를 지원하고 있습니다.
첫번째는 세포주가 개발되기 전 후보물질을 선정하거나 단시간에 대량의 시료가 필요한 경우 일시발현을 통한 배양액 생산, 두번째는 CHO 세포주를 이용한 바이오의약품 생산세포주 개발, 마지막으로 생산세포주의 최적 생산 배지 선별 업무를 지원하고 있습니다.
후보 물질은 두가지 방법으로 생산하여 확보할 수 있습니다. 가장 대표적인 방법은 생산세포주를 개발한 후 후보물질을 생산하는 것입니다. 세포주는 높은 수준의 발현과 안정성 확보가 가능하다는 장점이 있지만, 개발에 드는 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에 개발 초기 후보물질을 신속하게 확보하기 위한 방법으로는 적절하지 않습니다. 후보물질을 신속하게 확보하기 위한 방법으로는 일시발현을 사용합니다. 일시발현은 생산세포주에 비해 생산성은 낮지만, 적은 비용으로 단시간에 시료를 생산할 수 있는 장점이 있습니다.
이번 뉴스레터에서는 일시발현을 통한 시료생산과 바이오의약품 생산세포주 개발에 대해 소개하고자 합니다.
① 일시발현을 통한 시료 생산
일시발현은 모세포주에 타겟유전자를 도입하여 일회성으로 시료를 생산하는 방법으로, 개발 초기 단계 여러 종류의 후보물질을 확보할 때 사용됩니다. 생산세포주를 개발한 후 생산하는 방법에 비해 적은 비용으로 단시간에 시료 확보가 가능하다는 장점이 있습니다. 셀라인배지개발지원팀에서는 대용량 flask를 이용한 일시발현을 수행하며, bioreactor를 이용한 생산방법에 비해 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.
▶ 플라스미드 합성부터 배양액 확보까지 전 과정을 지원
- 일시발현 하고자 하는 물질의 유전자 정보 확인
- 유전자 합성 및 클로닝
- Small scale transfection을 통한 발현량 확인
- 여러 종류의 후보물질 스크리닝
- Large scale transfection을 통한 배양액 확보 (수십 L scale)
② 생산세포주 개발
고품질의 단백질의약품을 생산하기 위해서는 신약후보물질 개발 과정에 고발현 세포주를 빠른 시간에 확보하는 기술이 필수적입니다. 셀라인배지개발지원팀에서는 단백질 의약품 생산에 널리 사용되는 CHO 세포주를 기반으로 한 생산세포주 개발을 통해 국내 바이오의약품 제조 업체의 글로벌 경쟁력 확보를 지원하고 있습니다.
▶ Transfection 부터 RCB 제작까지의 전반적인 생산세포주 개발지원
- Transfection을 통한 CHO 세포주 Initial pool 제작
- ClonePix 장비를 활용한 고효율 생산세포주 선별 및 Stable pool 제작
- 세포주의 단일클론성 평가 (Assessment of Monoclonality)
- 장기 배양 안정성 테스트 (Long Term Stabolity)
- Research Cell Bank 제작 ( RCB Banking)
▶ 세포주 선별 장비활용 기술서비스 지원
- ClonePixTM2 자동화 시스템을 활용한 고발현 클론 선별
- Cell Metric: Stable Cell Line Monoclonality 증빙자료 확보
▶ 장점
- 세포주 개발 인프라와 전문인력을 활용한 세포주 개발기간 단축 및 비용절감
- 센터의 상업용 고발현 생산 모세주를 활용한 라이센스 비용 절감
- 고발현 세포주 선별 자동화 장비와 고해상도 이미지 장비를 활용한 세포주 개발지원
(선별 과정의 기준 및 히스토리가 전자문서로 기록되어 객관성과 무결성이 검증된 데이터 제공)
- 생산 세포주 개발 후 생산 프로세스와 GMP 생산연계 연구개발 제공
2. 관련기술
A. 고성장·고발현 단클론 선별 자동화 시스템
▶ 기술개요
- 고발현 세포주 선별 자동화 시스템
- ClonePix는 백색광과 형광을 이용하여 세포에서 발현되는 단백질의 양을 수치상으로 확인한 후 picking하여 빠른 시간에 고발현 세포주 선별이 가능한 자동화 기기 시스템
· 단일세포가 형성되도록 Semi-solid medium을 활용
· 이미지 분석을 통한 세포의 size측정 및 Fluorescence detector를 활용한 형광 강도 측정으로 짧은 시간 다수의 발현 수준 관찰 가능
· 세포의 size & 형광 광도측정 후 Normalized intensity값을 도출하여 고발현 세포주 선별
· 자동화 시스템으로 짧은 시간 안에 다수의 클론 스크리닝과 정확한 picking가능
▶ Work flow
▶ 지원사례
▶ 기술의 장점
· 짧은 시간 안에 다수의 클론 스크리닝이 가능
· 자동화 시스템으로 imaging data analysis, data tracking, picking이 모두 가능
· 이미지 분석을 통한 고발현 단일 세포주 선별 가능
· 선별된 세포의 유래된 정보 제공 (sum Total Intensity, Total area, Proximity)
· 자동화 시스템을 활용한 Data의 객관성 및 무결성 확보
· 세포주 개발에 주로 사용되는 mammalian 세포주 사용 가능
· Limiting dilution 보다 더 많은 Clone을 더 빠르게 확인하여 선별가능
· 고발현 세포주를 선별하여 Stable pool을 제작하므로, monoclonality 확보 시 고발현 세포주에서 limiting dilution을 진행하여 기존 방법보다 높은 품질의 세포주 확보 및 시행착오 감소로 인한 세포주 개발 기간 단축 가능
A. 단일 세포 분석 및 세포주 선별을 위한 고해상도 이미지 장비
▶ 기술개요
- 단일 세포 유래임을 입증하는 고해상도 single cell/well 이미지 자료 확보
단일세포 유래입증은 식약처 "생물의약품 생산에 사용되는 세포기질관리 가이드라인"에 따른 세포주 개발 필수 제출 자료임
- 디지털 현미경을 사용하여 플레이트 모든 Well의 이미지 저장, 시간 경과에 따른 세포 및 콜로니 성장률에 대한 디지털 레코드 생성
· 선별 세포주의 성장성 근거 자료로도 활용될 수 있음
· 고해상도 (2um/pixel) 이미지 가능으로 세포와 particle 구분
· 고배율 렌즈 활용에도 불구하고 plate 당 이미지 촬영 소요시간이 짧음
· Image data는 전용 분석 소프트웨어를 활용하여 day-0 부터 colony가 형성되는 날까지 촬영된 날짜 별로 tracking 및 report화 가능
▶ Work flow
▶ 지원사례
▶ 기술의 장점
· 단일클론 유래 세포주 구축 가능
· 신속하고(~5min/well) 명확한 식별(10X objective lens) 가능
· 고해상도(2μm per pixel)의 whole well 이미지 확보 가능
· 6, 24, 48, 96, 384-well plate 모두 적용 가능
· 한 plate당 5분 이내 시간 소요
· 각 well마다 day-0 image으로 자동 tracking 가능
· PDF 혹은 ppt 파일 형식으로 자동 제출용 리포트 출력 가능
3. 세포주 제공
상업용 생산세포주 개발을 위해 해외에 지불하던 수십 억원의 라이선스 비용을 절감하고 수월성을 개선하기 위해 지난 2020년 3월 FDA 인증기관에서 ICH(국제의약품조화위원회) 가이드라인을 충족하는 유효성 입증 증명서를 획득하고 상표 출원을 완료한 CHO 세포주 개발 국산화에 성공함.
해당 세포주로 세포주 개발 지원
4. 관련 장비소개 /equipmentView.es
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세포주 개발 자동화 장비 Molecular Devices ClonePixTM II / / NFEC-2013-02-176094
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세포주 선별용 고해상도 이미징 장비 Solentim Cell Metric / NFEC-2019-04-255605
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세포생존분석기 Beckman Coulter VI-CELL XR
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프로그램 자동 동결기 Planer Kryo 560-16 / NFEC-2019-07-256781
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이산화탄소진탕배앙기 Eppendorf New Brunswick S41i
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이산화탄소진탕배앙기 Infors Multitron Standard
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초저온 자동 액체질소 저장용기 chart MVE biomedical MVE818P190F
5. 세포주 관련 기술이전
오송첨단의료산업진흥재단, 싸토리우스코리아바이오텍과 세포주 기술이전 협약체결
- 뉴스기사 링크: http://www.biospectator.com/view/news_view.php?varAtcId=11581
담당자 : 셀라인배지개발지원팀 팀장 강원모(043-200-9471, wonmo82@kbiohealth.kr)