Monoclonal Antibody Recent Development in Drug Delivery PDF

제제_8조_발표 정리 [논문 제목: "Monoclonal Antibody Recent Development in Drug Delivery"] 01. Introduction (1) mAb: 개념 및 특징 - 단일 B세포에서 유래한 항체로 특정 항원의 특정 부위인 epitope에만 결합하도록 설계된 항체 (2) mAb 제작법 - 가장 많이 사용하는 기술 2가지 1. Hybridoma techno...

제제_8조_발표 정리 [논문 제목: "Monoclonal Antibody Recent Development in Drug Delivery"] 01. Introduction (1) mAb: 개념 및 특징 - 단일 B세포에서 유래한 항체로 특정 항원의 특정 부위인 epitope에만 결합하도록 설계된 항체 (2) mAb 제작법 - 가장 많이 사용하는 기술 2가지 1. Hybridoma technology: 신뢰성 높음, 대량 생산 가능 2. Single B-cell technology: 높은 특이성, 고속 생산 및 고급 분석 가능 - 유용한 기술들 1. B-cell immortalization: 지속적인 생산 가능 2. AI/Machine Learning: 항체 디자인 최적화 3. DNA/RNA-encoded antibodies: 신속한 개발 가능 (3) 항체 구조: 항체에는 총 5가지의 종류인 IgG, A, D, E, M - IgG isotype이 mAb 치료와 표적 전달에서 가장 널리 사용 - 가변 영역(VL, VH): 항원 특이적 결합, 항체의 표적 특이성을 결정 + CDR Loop(Complementarity Determining Region): 항원과 직접 상호작용 핵심 역할 - 불변 영역(Constant domain, C region): 구조적 안정성 및 면역기능 담당 - Hinge Region: 유연성 제공, 구조적 적응성 향상 (4) mAB의 종류 1. 뮤린(Murine) MAB: 100% 쥐 유래 → 항원 특이성, 높은 면역원성 2. 키메라(Chimeric) MAB: 쥐 V 영역 + 인간 C 영역 → 면역원성 감소 3. 휴먼화(Humanized) MAB: CDR만 쥐 유래 → 면역원성 최소화 4. 휴먼(Human) MAB: 유전자 재조합 기술로 완전 인간 항체 제작 (5) 항체 개발 역사, 현황 및 전망 － 1975년: 하이브리도마 기술로 첫 MAB 생산 － 1985년: 첫 FDA 승인 항체(OrthoClone OKT3) － 1997년: 첫 키메릭 항체(리툭산) － 1998년: 첫 휴마나이즈드 항체(헐셉틴) － 2003년: 첫 휴먼 항체(휴미라) － mAb 바이오 의약품 생산 점차 증가하는 추세 제제_8조_발표 정리 (6) mAB의 중요성 및 활용: 특정 항원에 대한 높은 특이성과 결합력이라는 특징 이용 1. 정확한 표적화: 특정 세포나 조직에 약물 전달 가능 - TDDS (Targeted Drug Delivery System): 높은 효능, 낮은 부작용 2. 다양한 치료 적용 3. 진단 및 연구 도구 - 항체에 나노입자나 효소 결합해 바이오마커로 활용 - 조기 진단 및 신약 개발에 기여 (7) mAB의 치료 개요 - Fab region: 표적 세포, 조직 수용체 결합 부위 - Fc region: 약물, 나노 입자 결합 부위 1. Naked Antibody(무변형 항체): 변형 없이 면역 반응 유도 - ADCC(Antibody-dependent cellular cytotoxicity): NK세포 유도해 세포 제거 - CDC(Complement-dependent cytotoxicity): 보체 활성화로 세포 파괴 2. Immunoconjugates(면역 접합체) - ADC (Antibody-drug conjugate): 약물을 항체에 결합해 표적 세포에 전달 - Radioimmunoconjugate: 방사성 물질을 결합해 표적 세포를 방사선으로 파괴 - ADEPT(Antibody-Directed Enzyme Prodrug Therapy): 효소 이용해 약물이 표적 세포에서 활성화 - Immunoliposome: 항체와 리포솜을 결합하여 약물을 안정적으로 전달 3. Multistep Targeting(다단계 표적화) - CAR-T: T세포를 유전적으로 변형시켜 항체 표적에 따라 작용하도록 설계 - Bispecific Antibody: 다중 표적화 가능 (8) mAb 한계 및 보완법 1: SST 기술 - 현재 한계: 대부분 1차 구조의 에피톱만 결합, 구조적 제한으로 인해 정확도와 선택성에 문제 - 해결책: SST 기술(하이브리도마 기술 기반으로 입체 특이적 항체 제작)로 높은 친화력과 선택성 구현 (9) mAb 한계 및 보완법 2: 차세대 항체 – 기존 항체의 단점 보완 - 다중 표적화: Bispecific Antibodies - 조직 침투력 개선: 작은 크기의 SCFV 및 VHH - 정확한 약물 전달: ADC 기술 - 면역원성 감소: Fc 제거된 FAB 활용 제제_8조_발표 정리 02. The molecular mechanisms of therapeutic antibody (1) mAb 치료 메커니즘 1: 종양세포 직접 사멸 - 종양세포의 death receptor에 결합하여 apoptosis 유도 - 성장인자와 같은 생존 신호를 차단하여 caspase 경로 활성화로 단백질 분해 및 세포 파괴 - cytochrome c 등의 세포 사멸단백질과 BCL2나 IAP 등의 세포 사멸 억제 단백질이 관여 - 세포 성장 신호 전달 경로에 관여하는 효소에 결합해 효소 기능 억제 - ADC (Antibody-drug conjugate): 약물을 항체에 결합해 종양 세포에 전달 (2) mAb 치료 메커니즘 1: 면역계를 이용한 종양 사멸 - macrophage에 의한 phagocytosis 유도 - 보체 시스템을 활성화하여 membrane attack complex 형성하여 세포막에 구멍을 뚫는 CDC 유발 - NK세포 등의 면역세포 유도하여 종양세포 파괴하는 항체 의존성 세포독성 ADCC 유발 - 단일 사슬 가변 단편을 이용한 T세포로 종양 특이적 공격 = CAR T cell - 수지상세포 등 항원을 교차 제시하여 T세포 활성화하는 방식으로 질병 치료 (3) CAR-T cell: 세포 독성 능력이 있는 T세포의 항체와 같은 특이성을 더하기 위해 설계 - chimeric antigen receptor: B cell receptor에서 유래한 단일 사슬 가변 부위인 scFV + T cell receptor 유래 신호 전달 domain + T세포의 세포막에 고정시키기 위한 막관통 domain → scFV: 항원과 직접 특이적으로 결합하는 B cell receptor의 가변 부위 코딩하는 유전자 재조합한 것 → scFV 또한 항원 특이성을 가지며 scFV 자체가 항원과 직접 결합 가능 - MHC 없이 항원에 특이적으로 결합 가능 - [CAR T cell의 항종양 반응] 1. 직접 종양 사멸: 활성화된 CAR T cell은 perforin, granzyme 방출해 종양세포의 apoptosis 유도 - perforin이 세포막에 구멍을 만들어 granzyme이 세포 안으로 들어갈 수 있게 하고 granzyme은 세 포 내에서 caspase 경로 활성화하거나 미토콘드리아 손상시켜 apoptosis 유발 2. 염증성 사이토카인 방출: 다른 면역세포 모집하고 활성화해 항종양 반응 증폭; 면역반응 활성화 제제_8조_발표 정리 03. Advantages and disadvantages of mAbs (1) mAb 장점 - 큰 효능, 안전성, 낮은 독성 - 특정 항원의 특이성 → 표적화 가능 - 항체의 특이성 이용해 항체와 약물을 결합한 ADC를 통해 약물을 표적세포에만 특이적으로 전달 (2) mAb 단점 - 약동학적 한계로 실제 표적세포에 도달하는 비율 ↓ - 크기가 큰(150kDa) 다중 복합체 단백질로 자동화 생산 어려움 - 다량의 포유류 세포와 함께 복잡한 정제 단계를 필요로 함 (PPT 사진 참고) - 생산 비용 지나치게 증가시키는 원인 되며 높은 가격 때문에 임상에서 mAb 상용화되는 것 한계 04. Pharmacokinetics versus tumor targeting (1) mAb의 표적 도달 문제: 약동학적 문제로 인해 항체 종양 조직 조달성 ↓ - mAb는 주입된 양의 20% 미만이 일반적으로 종양에 반응하여 침투하고 나머지는 혈액 내 떠돎  종양 내 mAb가 침투하기 어렵게 만드는 여러 가지 장벽 1. 종양 조직의 ECM - 콜라겐의 과도 축적, 배열 불규칙, 밀도 증가 - mAb 같은 거대 분자가 종양 내부로 확산하기 어려움 - 콜라겐 섬유가 불규칙적으로 배열되어 있어 약물이 들어가도 종양 내에서 균일하게 분포되기 어려움 2. 종양 혈관의 특성 - 정상 조직의 혈관은 크기나 분포가 균일해서 조직 내로 물질을 고르게 전달 - 종양 혈관: 일반적으로 더 구불구불/크기 불규칙/분포가 고르지 않아 혈액공급 상대적 적은 영역 존재 - 혈관 주위 감싸주는 주변 지지세포 X, 혈관 내피세포 사이 틈 → 혈액이 원활하게 흐르지 못하고 종양 주 위 조직으로 노출 - 종양 혈관에서 혈액의 불량한 관류 → mAb 치료제가 종양 내부로 제대로 전달 X 3. 억제 Fc 수용체(FcγRIIb)와의 친화성 - FcγRIIb: 면역계 세포 등의 표면에 발현/ 항체 Fc 부분에 특이적으로 결합하는 수용체 - 과도한 면역 반응을 조절하기 위해 면역세포의 활성화를 억제 - mAb의 Fc 부분이 FcγRIIb와 결합 - 면역 반응 억제되어 항종양 효과 ↓ (2) mAb의 안정성 문제; 단일 단백질 의약품 - 높은 pH에서 표면 전하 변화 → 정전기적 반발력 변화  항체의 응집과 점도 증가  높은 항체의 농도에서 더 심화 - 다양한 온도, 습도, 이온 강도 및 스트레스 조건과 상호작용 → 산화/이성화/탈아마이드화 되는 등 구조 변화 발생 제제_8조_발표 정리 - 구조변화로 인해 항체의 초가변 영역 손상 → 항체 활성 X, 면역원성 증가 (환자에게 위험 초래) ★ 적절한 첨가제의 필요성 05. mAb 제제_8조_발표 정리 05-1. EGFR inhibitor  Cetuximab (Erbitux) - EGFR(epidermal growth factor receptor) 타겟으로 하는 chimeric mAb; EGFR 차단 - RAS wild type 전이성 대장암, 두경부암 - 종양 세포 EGFR 과발현 + EGFR 억제 시 종양 성장 차단 + RAS wild type → 표적 항암제 ★ RAS wild type: EGFR 차단하더라도 만약 RAS mutation 시, 신호 경로 활성화되어 소용 X - 기존 항체의 문제점: 동물 유래항체: 면역반응 발생 → chimeric mAb 05-2. VEGF inhibitor  Aflibercept (Eylea) - VEGF, PIGF를 타겟으로 하는 재조합 mAb - VEGF의 가짜 수용체처럼 작용해서 VEGF를 trap하는 역할 - 노인 실명의 가장 흔한 원인인 황반 변성의 치료제 - Af liber(자유) cept(intercept): VEGF, PIGF에 자유롭게 결합하여 intercept - 신생 혈관성 황반 변성: 눈 망막 아래쪽에 혈관이 새로 침입하게 되면 암세포, 혈관세포 누출 ↑, 부종 발생 → 망막 자극해서 심하면 실명 - 혈관 신생 억제 위해 VEGF inhibitor를 항체 치료제로 사용 - 눈의 유리 체강에 약물 직접 주사 → VEGF 과발현 망막에 약물 직접 전달 → 안구 내에 약물 농도 높게 유지 → 안구에만 국소적으로 작용: 전신 부작용(혈압 상승, 색전증) 억제 가능 제제_8조_발표 정리 -재조합 mAb -bevacizumab은 VEGF만 inhibition -aflibercept는 PIGF, VEGF-A, VEGF-B 모두 inhibition 가능 -사람 IgG1 Fc 사용해서 안정성 05-3. PD-1 Inhibitor  Nivolumab (Opdivo) - PD-1 (Programmed Death-1)을 타겟으로 하는 fully human mAb *PD-1: 세포독성 T 세포(cytotoxic T cell)에서 발현되는 억제수용체(inhibitory receptor)이며, T 세포의 기능소실(exhaustion) 및 조절장애(dysregulation)에 대한 마커 *PD-L1: 종양세포의 표면에 발현되는 단백질, 활성화된 T 세포가 분비하는 IFNγ에 의해 발현이 유도 - 암세포의 면역회피 기전을 차단하여 T세포를 활성화시키는 면역항암제 - Nivolumab: PD-1과 PD-L1의 결합 차단 → 종양세포에 대한 T세포의 반응 활성화 - 항원제시세포 APC가 T세포 활성화시키는 과정에서 CTLA4가 억제 신호 전달 - Ipilimumab: CTLA4 차단함으로써 T세포가 더 강하게 활성화될 수 있도록 도움 → Nivolumab과 병용법 - Nivolumab과 Ipilimumab 모두 면역 반응의 초기와 후기 단계 모두 활성화하여 암세포에 대한 강력한 면 역반응 유도 제제_8조_발표 정리 - Nivolumab의 임상적 성과: Checkmate series → 면역관문 억제제의 효과와 안정성을 평가하기 위해 진행된 주요 임상시험들 - 써진 시간 순서에 따라 Nivolumab이 흑색종, 비소세포 폐암, 신세포암 식도암 등에 적응증이 있음이 밝혀짐 - 2022년에 Checkmate-648 임상시험 : FDA 승인 Nivolumab 기반 병용요법 - Ipilimumab (Yervoy): CTLA-4를 타겟으로 하는 면역관문 억제제  Ipilimumab + Nivolumab의 병용요법 - Ipilimumab은 초기 면역 반응을 활성화(CTLA-4 억제) - Nivolumab은 활성화된 T세포의 지속적 활성화(PD-1 억제) - Ipilimumab이 초기 T세포 활성화를 돕고, Nivolumab이 활성화된 T세포의 지속적인 면역 반응 유지 - 기존에 치료 효과가 제한적이었던 PD-L1 발현이 낮은 환자군 가능성 확대 - 단독 요법보다 암세포 제거율 높음 - 한계: 면역 관련 부작용(대장염, 간염, 내분비계 이상 등)의 발생 빈도가 단독 요법에 비해 증가 제제_8조_발표 정리 05-4. IL-4R Inhibitor  Dupilumab (Dupixent) - IL-4Rα (Interleukin-4 Receptor Alpha)을 타겟으로 IL-4와 IL-13의 신호 전달을 차단하는 IL-4Rα 억제 제하는 재조합 mAb - 주요 IL-4와 IL-13은 염증 반응과 알레르기 반응의 사이토카인으로, Dupilumab은 이 경로를 억제하여 염증과 관련된 증상 완화 - 아토피 피부염 천식 만성 부비동염과 같은 염증성 질환에서 중요한 치료제 ① 중증 아토피 피부염 - 중등도에서 중증 아토피 피부염 환자에서 피부 병변의 현저한 개선과 가려움증 감소 - EASI(Eczema Area and Severity Index) 점수가 유의미하게 감소, 환자의 삶의 질 향상 ② 중증 천식 - 폐 기능 개선과 급성 악화 빈도 감소 - FEV1(1초간 노력성 호기량) 수치의 향상 & 경구 스테로이드 사용량 감소 ③ 만성 부비동염 - 코 막힘, 후각 손실 등의 증상 개선 - 비용종 크기의 감소 & 부비동염 관련 삶의 질 지표 향상 * 장점 - IL-4와 IL-13 신호 경로 선택적으로 차단해 높은 표적 특이성 나타냄 - 아토피 피부염, 천식, 만성 부비동염 등 여러 염증성 질환에서 효과가 입증됨 - 장기 임상시험에서 지속적인 효과와 안전성 확인 * 한계 - 생물학적 제제로 치료 비용이 높아 환자의 경제적 부담이 큼 -피하 주사로 투여, 일부 환자에서 주사에 대한 거부감이나 불편함 -장기 사용에 대한 부작용 데이터가 제한적, 지속적인 모니터링 필요 제제_8조_발표 정리 05-5. TNF-α inhibitor  Adalimumab (Humira) - Phage display 설계: human IgG1으로 항체 라이브러리에서 특정 항원에 결합하는 항체 선별하는 기술 - 2002 FDA에서 3번째로 허가 받은 TNF-α 길항제, fully human mAb로는 첫 번째로 승인된 항체 - 류머티스 관절염 치료에 사용 - 사용법: 2주일에 1회 40mg 피하주사 / pre-filled syringe 형태로 환자가 사용하기 간편 [메커니즘] - adalimumab은 TNF-α에 강한 친화력 가져 특정 부 위에 결합하여 수용체와 경쟁력 억제를 통해 TNF-α 가 해당 수용체와 결합하지 못하도록 하여 염증 유발 신호 전달 차단 - TNF-α의 생물학적 활성이 차단되면서 IR16와 같은 염증 매개 물질의 분비가 감소되고 결과적으로 조직 손상 감소하여 류머티스 관절염 등의 질환에서 해당 증상 완화 - Human IgG1: 다른 종류의 항체에 비해 면역원성 반응 낮음 → 알레르기 반응, 주사 부위 염증, 주사 후 반응 유발 가능성 낮음 → 장기간 사용에 적합 (반감기 증가) - Phage display - 표적 단백질의 유전 정보를 파지에 삽입하여 파지 표면의 목적 단백질이 노출되도록 하는 기술 - 인체 내에서 생성되는 항체와 거의 동일한 완전 인간 항체를 제작할 수 있는 기술 - 원리 1. 항원과 상호작용할 가능성이 있는 항체 절편의 유전자를 설계하여서 박테리오 파지 DNA에 삽입 2. 변형된 박테리오 파지 DNA는 항체 유전자를 포함 3. 박테리오 파지 생성하는 세균에 삽입해 감염 유도 4. 해당 세균이 박테리오 파지를 복제하는 과정에서 삽입된 항체 유전자가 발현되어 항체 절편이 박테리오 파지의 표면에 결합된 형태로 발현 5. 세균이 다양한 항체 변이를 발현한 박테리오파지를 생성하며 수십억 개 이상의 다양한 항체 절편 변이를 포함한 항체 라이브러리가 형성 6. 생성된 라이브러리를 항원과 반응 시 항원과 높은 친화도로 결합하는 박테리오파지가 선택적으로 결합 7. 결합하지 않은 파지는 제거되고 결합한 파지 속에서 회수 및 증폭 과정 거침 8. 위 과정을 반복하여 점점 친화도가 높은 항체 가진 박테리오파지 선별 - 장점 - 방대한 항체 라이브러리 생성(특정 항원 결합 항체 빠르고 효율적으로 선별, 저비용, 빠른 개발시간) - 인간 항체 라이브러리 사용 시 human mAb 개발 가능 - 동물 실험 의존도 감소 -phage display 사용한 대표적 예시: dostarlimab, amuvantamab 제제_8조_발표 정리 05-6. PCSK9 inhibitor  Alirocumab (Praluent) - humanized mAb: Veloc Immune mouse 설계 - 고콜레스테롤혈증 치료에 사용 - 사용법: 용량에 따라 2-4주일에 1회 75-150mg 피하주사 / pre-filled syringe 형태 [메커니즘] * Veloc Immune Mouse 기술: transgenic mouse 기술의 한 종류로 인간 항체 개발에 목적을 둔 기술 - 특정 유전자 삽입 또는 편집을 기반으로 하는 transgenic mouse와 다르게 이 기술은 생쥐 항체 유전자를 인간항체 유전자로 대체 - 생쥐의 Ig 제거 → 인간의 Ig V(D)J 영역 삽입 → 해당 생쥐에 특정 항원 주입하여 면역 반응 유도 → 활성 화된 B cell이 Human mAb 생산 → 생쥐에서 분리된 Human mAb 분석 및 최적화 과정 통해 약물로 개발 - 기존 다른 방식으로 개발된 항체: 짧은 반감기와 높은 면역원성 - Veloc Immune Mouse 기술로 개발된 항체의 장점 : 완전 인간항체로서 개발, 인간에 최적화되어 면역원성이 적고 반응 반감기 긺 : 면역 처리된 생쥐로부터 효율적인 생산이 가능 - Veloc Immune Mouse 기술로 개발: Dupilumab, Alirocumab, REGN-EB3, REGN-COV2 등 개발 이용 제제_8조_발표 정리 06. ADC (1) ADC란? - 항체-약물 접합체(ADC)는 항체(타겟팅) + 약물 (세포 독성물질) + 링커(결합체)로 구성된 치료제 - 특히 표적 인지하는 항체 연결해 타겟 선택성이 높아 종양 치료에서 효과적 - 기존 화학요법의 부작용과 독성 줄여 치료지수 크게 향상 - 다양한 암종에 적용 가능 (2) ADC의 작용 기전 - ADC는 종양 항원에 대해서 특이적으로 결합하는 단일 클론항체, 목표에 도달하기까지 안정적으로 약물을 연결하고 표적에서 방출할 수 있도록 돕는 링커, 항체로부터 분리된 후 세포 사멸을 유도하는 약물을 기반으 로함 1. ADC는 혈관 통해 이동하고 항원 – 항체 결합을 통해서 표적 항원 발현하고 있는 세포에 붙음 (비표적 세포 손상 X) 2. 이후 endocytosis 등의 과정을 거쳐 세포 내부로 이동 3. endosome, 리소좀 등 세포소기관 환경에서 항체가 분해되거나 링커가 절단되면서 자유로워진 약물은 세포질 내부로 이동 후 타겟에 작용하여 세포 사멸 유도 → 선택적으로 암세포 제거 가능 (3) ADC 개발 연표 (빨간 부분 중점적으로 보기) 제제_8조_발표 정리 (4) FDA에서 승인된 ADC – 12개 - 6개는 혈액암, 6개는 고형암 대상 - 최근 고형암에서 성공적인 임상 결과를 바탕으로 Enhertu나 Trodelvy 같이 고형암 대상 ADC의 개발에 대 한 관심이 집중되고 있음 - 항체는 ADC가 어떤 표적을 목표로 할지 결정해서 ADC의 생체 내 지속성 높여주는 역할  약물 1. 튜뷸린 억제제: 튜불린 중합을 억제하여 세포 주기 정지, 세포 사멸 유도 - auristatin계, maytansinoid계 2. DNA 손상제 (1) DNA와 결합해 DNA 복제 과정을 방해하여 세포독성 (2) DNA 가닥에 교차로 결합할 수 있게 하여 세포사멸 유도 (3) 핵산 구조 파괴하고 DNA의 비가역적 알킬화 유발 - camptothecin계, PBD계 약물 - ozogamicin, mylotarg, blenrep: 세포독성화합물 (paylod) 제제_8조_발표 정리  링커 -항체와 약물을 연결한 체내 순환 중 높은 안정성과 표적에서 약물 방출을 가능하게 하는 ADC 구성 요소 -payload와 항체의 연결부위로 endocytosis 통해서 분해되어야 함 - 링커는 생체 내 절단 유무에 따라 비절단 링커와 절단 링커로 구분 1. 비절단 링커 – 비절단 링커로 연결된 약물은 리소좀에서 항체가 분해된 후에야 세포질로 방출되기 때문에 체내 순환 중 높은 안정성 2. 절단 링커 – 절단 링커로 연결된 약물은 종양 환경에서 절단되며, 임상적으로 승인된 ADC의 80% 이상이 절단 링커 사용 - PM1 같이 링커 일부가 약물에 붙어 있어도 효능에 큰 지장 없는 경우에만 사용 가능 + Mylotarg: 산성 조건에서 불안정한 hydrazone 링커 사용 - 중성환경에서도 절단되어 표적에 도달하기 이전부터 분리가 가능해 세포 독성 유발 - 2010년 시장 철수 후 2017년에 용량 줄여 재승인 ★결론: 다양한 구성 요소들의 개발, 조합을 통해 더 많은, 효과적인 ADC 등장 제제_8조_발표 정리 [교수님 추가 설명] 1. 나노 파티클 (Nanoparticle, NP) (1) 정의 및 기본 구조 － 나노 파티클(NP): 약물을 전달하거나 치료 목적으로 사용되는 나노미터(1~100nm) 크기의 입자 － 종류 LNP (Lipid Nanoparticle): 지질을 기반으로 설계된 나노파티클 PNP (Polymeric Nanoparticle): 고분자 물질을 기반으로 설계된 나노파티클 비율: 현재는 PNP가 LNP보다 약간 높은 비율(60:40)로 사용되지만, 두 기술 모두 활발히 연구 중 (2) 역할 및 기능 1. Small molecule 전달  Small Molecule(작은 분자 구조 약물)을 나노파티클 내부에 저장하여 약물의 타겟팅 효과와 체내 안정성을 높임  기존 약물 제형에서는 small molecule이 비특이적으로 전달되어 정상세포까지 손상 2. 기존 약물의 한계 극복  기존 항암제는 암세포와 정상 세포를 구분하지 못함 → 부작용 발생  나노파티클을 활용해 표적 전달 가능 (3) 설계 방식 1. 구조 설계  구형, 디스크형 등 다양한 형태  약물의 용해성, 안정성, 전달 효율에 따라 설계 변경 2. 기능적 첨가  PET(polyethylene glycol, PEG): 안정성 증가, 표적 조직 전달 효율 개선  폴리머: 체내 효소로부터 보호 및 약물 방출 제어 제제_8조_발표 정리 2. 항체 (Antibody) 및 바이오시밀러 (1) 항체 의약품의 정의와 구조 － 항체(Ab): 특정 항원과 결합하는 면역 단백질로, 약물로도 활용 － 구조  Y자 모양으로, 항원 결합 부위(Fab)와 Fc 영역으로 구성  분자량 약 150 kDa로, 스몰 몰리큘(약 1 kDa)의 100~1000배 크기 (2) 항체 의약품의 장단점 1. 장점  특이성: 특정 항원(타겟)에만 결합 가능 → 부작용 감소  면역원성 감소: 인간화(humanization)된 항체는 면역 거부 반응을 최소화 2. 단점  불안정성: 고분자 물질 특성상, 시간이 지나면 변성 및 분해  세포막 투과성 부족: 주로 세포 외부 타겟에만 작용 (3) 바이오시밀러 (Biosimilar) － 기존 바이오 의약품의 복제 약물로, 생물 유래 － 예시: 단백질 기반 치료제(항체), 유전자 치료제(mRNA, siRNA), 세포 치료제(NK세포, CAR-T 세포) － 장점  원가 절감 → 글로벌 시장에서 경쟁력 상승  우리나라(삼성바이오로직스, 셀트리온 등)는 바이오시밀러 생산 강국 3. Drug Delivery (1) 나노파티클과 항체의 융합 1. 복합 설계  나노 파티클 내부에 약물을 담고, 외부에 항체를 부착해 타겟팅 효과 강화  항체는 특정 질환 세포(예: 암세포)를 표적화 2. 링커 기술: ADC(Antibody-Drug Conjugate)에서 링커는 타겟 세포 내에서만 약물을 방출하도록 설계 (2) 타겟팅 전략 － 막 단백질 타겟팅: 암세포 표면의 EGFR 또는 혈관 생성 인자(VEGF) 차단 － 내성 극복: EGFR 타겟 약물에 내성이 생길 경우, RAS를 동시에 타겟팅하여 내성 억제 － 혈중 단백질 타겟팅: 류마티스 관절염 치료 시, 인터루킨 차단 제제_8조_발표 정리 4. 유전자 치료와 최신 기술 (1) 유전자 치료제 1. 핫한 기술 － mRNA 치료제: 유전자 결함 질환 치료 － siRNA: 특정 유전자의 발현 억제 － CRISPR/Cas9: 유전자 편집 기술로, 특정 유전자의 결함 수정 2. 응용 기술: 나노파티클(LNP)에 유전자 치료제를 탑재해 특정 조직으로 전달 (2) CRISPR/Cas9의 유래 － 바이러스와 박테리아 간 디펜스 메커니즘에서 발견 － 특정 유전자 서열을 표적화해 정밀한 유전자 편집이 가능 5. 기술 개발의 단계와 과정 (1) 항체 생산 1. 생산 과정 － 항체는 미생물(박테리오파지) 또는 배양 세포를 통해 생산 － 대규모 바이오 리액터에서 온도, 습도 등을 조절하며 대량 배양 2. Phage display － 항체의 항원 결합 부위에 변이를 주어 다양한 항체 라이브러리(10⁶~10⁸개 서열) 생성 － 타겟 항원과 가장 결합력이 높은 항체를 선별하여 대량 생산 (2) 플랫폼 기술과 밸리데이션 1. Platform 기술 － LNP, PNP, 유전자 편집, 항체 등 다양한 약물 전달 플랫폼 개발 － 한 번 구축된 플랫폼은 여러 신약에 적용 가능 2. Validation (Proof of Concept) － 초기 연구 아이디어(컨셉)를 실험적으로 검증하여 실제 약물 개발로 이어짐. (3) 내성 극복 및 병용 요법 － 내성 문제: EGFR 표적 약물 사용 후, RAS 돌연변이 발생 → 내성 유발 － 병용 요법: EGFR 항체와 RAS 표적 약물을 병용하여 내성 극복 제제_8조_발표 정리 6. 주요 사례 (1) EGFR 타겟팅 － EGFR 돌연변이(Mutant)에 특이적으로 결합하는 항체 설계 － EGFR과 RAS를 동시에 타겟팅하여 내성 억제 (2) ADC 기술의 응용 1. 구성 요소: 항체 + 링커 + 약물 / 링커는 타겟 세포 내에서만 약물 방출 2. 응용: 항암제 설계 시, EGFR 표적 항체에 세포독성 약물 연결. (3) 항체의 안정성 강화 － 첨가제 사용: 항체가 분해되거나 침전되지 않도록 안정화 첨가제 개발 － 항체 공학: 항체 자체를 변형(사이즈 축소, 시퀀스 변경)하여 효능 및 안정성 향상