바이오스펙테이터

바이오스펙테이터 이은아 기자

박정수 팬젠 연구소 이사, 원천기술로 “세포주 개발기간 6개월, 유전자 증폭없이 고발현· 고안정성 세포주 개발가능”

바이오의약품의 비중이 점차 커지면서 이를 생산하는 세포주 개발의 중요성이 부각되고 있다. 실제로 바이오의약품을 안정하고 효율적으로 생산하지 못해 비임상 단계에 머무는 사례가 적지 않기 때문이다.

▲박정수 팬젠 연구소 이사

지난 26일 충청북도C&V센터에서 열린 오송첨단의료산업진흥재단 신약개발지원센터·충청북도 주최 ‘2017 오송바이오엑셀런스 & 바이오심포지엄’ 행사에서 바이오의약품 생산용 세포주 개발에 대해 논의하는 자리가 마련됐다. 이날 박정수 팬젠 연구소 이사는 팬젠의 세포주 개발 플랫폼 기술과 경험을 바탕으로 노하우를 공유했다.

팬젠은 바이오의약품 생산용 세포주 개발 원천기술과 생산공정 확립에 대한 노하우를 바탕으로 바이오의약품 위탁생산업체(CMO) 서비스를 제공, 바이오시밀러를 개발하는 회사다.

일반적으로 바이오의약품 개발과정은 타깃 선정, 생산용 세포주 개발, 제조공정 개발, 비임상·임상 시료 생산, 비임상·임상시험, 인허가 등의 절차를 거치게 된다. 그중 생산용 세포주 확립에 대한 기술은 바이오의약품 개발 성공요인 중 하나로 꼽힌다.

박 박사는 “생산용 stable cell line(고안정성 세포주) 개발에 관여하는 요소는 숙주세포(host cell), 발현벡터, 최적화된 세포주 개발과정, 적합한 배지가 있다. 팬젠은 숙주세포와 발현벡터에 주목했다”고 말했다. 적합한 숙주세포와 유전자 발현효율을 높이는 벡터를 이용한다면 자연스럽게 고안정성·고효율 세포주 개발과정을 최적화 할 수 있다는 설명이다.

바이오의약품 생산과정에서 여러 가지 숙주세포가 사용되지만 60%가 동물세포(mammalian cell)를 사용하고 그중 70%가 CHO세포다. 펜젠은 숙주세포인 CHO세포를 바닥에 부착해 자라는 성질(adhesion)에서 배양액에 부유하는 성질(suspension)로 적응된 세포로 개선했다.

박 박사는 “suspencion adaptaion CHO세포를 숙주세포로 확립해 세포배양시 동물 유래 혈청(serum)이나 트립신(trypsin)을 첨가할 필요가 없다”고 강조했다. 부착형 세포를 배양하기 위해서는 동물혈청이 필요한데 이는 바이러스 오염 가능성의 이유로 치료제 개발에서 걸림돌이 되기도 한다. 바이오의약품을 생산하는 회사들이 앞다투어 무혈청배지 배양 기술을 개발하는 이유다.

펜젠은 유전자 발현능력을 증가시킨 발현벡터(expression vector)도 개발했다. 동물세포에서 원하는 단백질을 생산하기 위해서는 벡터를 통해 유전자를 세포에 주입시킨 후 유전자를 증폭시키는 MTX 과정을 4~5단계 거친다. 그는 “우리는 강력한 프로모터로 교체해 발현벡터를 개선했다. 이 벡터를 이용하면 MTX로 유전자를 증폭시킨 것보다 발현효율이 훨씬 높았다”며 “MTX 증폭 없이도 생산 가능한 수준으로 고발현 세포주 확보가 가능하다”고 자신했다.

▲박정수 이사가 발표한 '팬젠의 세포주 개발 플랫폼 기술'

박 박사는 “부유형 CHO세포와 고발현 벡터개발로 세포주 개발공정은 단축되고 안정성(stability)은 더 높아졌다”고 말했다. 고안정성 세포주 개발과정에서 오랜시간이 걸렸던 MTX, 단일 클론 선별, supension adaptation 단계가 배제되면서 개발기간이 6개월 정도 줄었다는 설명이다. 그는 이어 “유전자 증폭단계가 없어 발현 안정성도 매우 높다”고 덧붙였다.

그는 “시장조사기관인 프로스트앤설리번은 2014년 생산용 세포주 개발 기술을 가진 세계 5대 기업 중 하나로 팬젠을 선정했다”고 소개했다. 팬젠은 생산용 세포주 개발 원천 특허기술을 한국, 미국, 중국에서 보유하고 있다. 이 기술로 40종 이상의 생산용 세포주를 구축했고 국내외 세포주 개발, 공정개발 기술이전도 50건 이상이다.

마지막으로 박 박사는 케이스 스터디에서 얻은 생산용 세포주를 선별하는 노하우를 공유했다. 그는 “적합한 타깃 설정과 타깃에 부합하는 세포주를 선별하는 것이 관건”이라며 “세포주 공정 개발과정에서 주목한 타깃으로 신약의 경우는 생산성(Productivity), 융합단백질은 시알산 구성물(Sialic acid contents), 항체는 N-글리칸 프로파일(N-glycan profile), Charge variant, 항체-항원 결합력 등이다”고 설명했다.

그러면 어느 단계에서 세포주를 선별하는 것이 좋을까? 박 박사는 “세포주 개발과정에서 형질도입(transfection) 후 선별 단계에서 타깃에 따라 1차 선별한다. 이후 단일콜론 선별 후 후보 클론 선별 과정에서 타깃에 따라 세포주를 2차 선별한다. 이렇게 선별된 후보 세포주로 공정개발을 수행다면 최적의 세포주를 짧은 기간 내 적은 비용으로 생산할 수 있다”고 조언했다.

팬젠은 산업용 바이오의약품 생산을 위한 1000L 규모의 GMP 시설을 확보하고 있다. 초기부터 유럽 GMP 가이드라인에 적합하도록 설계했으며 한국 식품의약품안전차와 말레이시아 보건당국으로부터 GMP 운영에 대한 실사를 통과했다. 최근 빈혈 치료를 위한 EPO 바이오시밀러에 대한 임상3상 시험을 한국과 말레이시아에서 종료해 각 보건당국에 품목허가 심사를 받고 있다. 팬젠은 지난해 3월 기술특례상장제도를 통해 코스닥시장에 상장했다.