바이오의약품의 특성 확인을 위한 당사슬 분리분석 기술 개발

충남대학교 분석과학기술대학원(GRAST) 안현주 교수와 박사과정 서영숙 학생 (제1저자)은 바이오의약품에 존재하는 다양한 구조의 당사슬 혼합물을 효율적으로 분리·분석 할 수 있는 분석법을 개발해 분석분야 최고 저널 중 하나인 ‘Analytical Chemistry’(IF 6.042, 분야별 SCI 상위 5%, 5월 7일자)에 발표했다.(논문제목: Comprehensive Characterization of Biotherapeutics by Selective Capturing of Highly Acidic Glycans Using Stepwise PGC-SPE and LC/MS/MS. 2019,  91, 9, 6064-6071)

바이오의약품은 생명공학 기술을 바탕으로 세포, 단백질 및 유전자 등을 이용해 개발한 의약품으로, 기존 화학합성의약품에 비해 복잡한 구조를 가지고 있지만 부작용이 적고 약효가 뛰어나 급성장 하고 있는 차세대 치료제다. 현재 허가·판매되고 있는 바이오의약품의 대부분은 재조합 단백질의약품이며, 단백질 표면에 수많은 당사슬이 결합되어 있는 당단백질의약품이 대표적이다. 단백질의약품에 존재하는 당사슬은 약효, 안전성 및 체내 지속력에 직접적인 영향을 미친다고 알려진 중요한 물질이지만, 인간 체내 단백질의 당사슬에 비해 조성 및 구조가 복잡해 분리 분석이 어려웠다. 

안현주 교수 연구팀은 다공성 흑연체(PGC)를 정지상으로 사용한 고체상 추출법을 이용해 서로 다른 산성도 및 사이즈를 가진 당사슬들을 선택적으로 분리할 수 있는 기술을 개발했다. 당사슬 시료 본연의 복잡성을 최소화함으로써, 기존 액체 크로마토그래피 분석법만으로는 해결하기 어려웠던 당사슬 혼합물의 낮은 분리능을 개선했다. 실제 이번 연구에서는 PGC 기반의 선택적 당사슬 분리와 질량분석기술(LC/MS)을 접목해 고시알산 및 만노스-포스포 등 여러 산성 당사슬을 보유하고 있는 효소치료제의 당사슬 특성을 효율적으로 확인할 수 있었다.

연구팀은 “이번 기술이 바이오의약품의 개발 및 제조공정 중 환경에 따라 쉽게 변하는 당사슬 특성을 구체적이고, 빠르고 정확하게 모니터링이 가능할 것”이라며 “당단백질의약품의 품질 동등성평가 플랫폼으로 널리 활용 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.