방사성 의약품 제조 시 활성농도 측정은 의약품의 품질과 효능을 평가하는 데 있어 매우 중요한 과정입니다.
특히 방사성 라벨링된 단백질이나 항체와 같은 생물의약품의 경우, 정확한 활성농도를 유지하는 것이 치료적 효과와 진단적 신뢰성을 확보하는 핵심 요소로 작용합니다.
활성농도는 방사성 의약품이 목표로 하는 항원에 결합할 수 있는 능력을 나타냅니다.
이러한 방사성 의약품의 활성농도는 방사성 라벨링 과정이나 저장 중 변경될 위험이 있습니다.
이에 대한 대응으로, LigandTracer®와 같이 시간에 기반한 동역학적 분석법 (time-based kinetic analysis method)을 활용해 방사성 의약품의 활성농도를 정밀하고 신속하게 평가할 수 있는 새로운 접근법이 요구되고 있습니다.
Q1: 방사성 의약품 제조 시 활성농도 문제란 무엇인가요?
A: 방사성 라벨링 단클론 항체(monoclonal antibodies, mAbs)의 연구과정에서 기능적 특성 (방사성 라벨링 단클론 항체의 항원과 결합하는 능력과 이 결합의 특이성 및 친화력을 말함)을 효율적으로 평가하는 방법을 개발할 필요가 있습니다.
방사성 라벨링 과정 중 단백질 혹은 항체의 일부가 손상될 수 있기 때문입니다.
이는 의약품의 효능을 저하시키는 원인이 됩니다. 더불어 방사성 단백질의 저장 중 radiolysis (방사선이 단백질, 항체, 또는 생체 분자 내의 화학 결합을 파괴하여 주조적인 손상을 일으키는 현상)로 인해 그 기능이 감소할 위험이 있어, 항체의 활성 농도를 정확히 평가하는 새로운 방법이 필요합니다.
Q2: 방사성 의약품 제조 시 활성농도 문제 해결은 어떤 분야와 관련이 있나요?
A: 방사성 의약품 활성농도 문제는 방사성 의약품 개발과 품질 관리 분야에 관련되어 있습니다.
방사성 라벨링된 단백질 및 항체를 종양학 (암 진단 및 치료) 분야에서 효과적으로 사용하기 위해서는 정밀한 기능 분석 (결합 특이성, 결합력 등)이 필요합니다.
이를 위해 생화학적 분석, 약리학, 방사성 의약학 및 분자 상호작용 연구 등을 수행합니다.
Q3: LigandTracer®를 사용한 이유는 무엇인가요?
A: LigandTracer는 항체-항원 상호작용을 실시간으로 모니터링할 수 있는 도구로, 방사성 라벨링 단클론 항체의 결합 동역학 (binding kinetics) 및 농도를 정확히 측정할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.
* 상대적으로 적은 농도 사용: 기존 방법은 항체가 충분히 결합할 수 있는 항원의 농도나 항원 과잉 조건에서 데이터를 수집합니다. 그러나 LigandTracer는 항원 과잉 조건 (excess antigen condition)을 필요로 하지 않습니다.
이는 기존 방법과 비교하여 적은 양의 항원과 항체를 사용하면서도 동역학 곡선을 기반으로 결합 반응을 분석하여 활성농도를 측정할 수 있습니다.
* 분석시간 단축: LigandTracer는 기존 방법보다 실험 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 기존 방법은 항체와 항원이 평형 상태에 도달하도록 충분한 시간 (보통 몇 시간에서 하루 이상) 동안 반응시켜야 합니다.
그러나 LigandTracer는 결합 동역학 곡선 (binding kinetics curve)을 기반으로 데이터를 수집하기 때문에 평형 상태 도달이 필요하지 않습니다.
이로 인해 실험 시간과 절차가 간소화됩니다.
기존의 방법은 4 ~ 24시간이 소요됩니다. 일부 실험에서는 24시간 이상의 장시간이 필요합니다.
LigandTracer는 실시간 분석을 하기 때문에 1시간 이내로 결합데이터를 수집하고 분서할 수 있습니다.
Q4: LigandTracer®를 실험은 어떤 과정으로 진행하나요?
A: LigandTracer를 사용한 실험은 다음과 같이 진행합니다.
* 타겟 준비: 타겟 단백질이나 세포를 페트리 접시의 특정 위치에 고정합니다.
이 과정은 타겟이 안정적으로 결합할 수 있도록 다양한 방법 (흡착, 자기 비드 사용 등)을 활용합니다.
* 리간드 라벨링: 리간드 (항체 등)에 방사성 동위원소를 라벨링하여 결합 신호를 감지할 수 있도록 합니다.
* 결합 모니터링: LigandTracer 장비를 사용하여 라벨링된 리간드가 타겟에 결합하는 과정을 실시간으로 추적합니다.
PetriDish는 기울어진 상태로 회전하며, 결합 신호는 타겟이 감지기 아래를 지날 때마다 기록됩니다.
* 데이터 분석: 실시간으로 수집된 결합 곡선을 기반으로 결합 속도 상수(ka), 해리 속도 상수(kd), 결합 친화도(KD) 등을 계산합니다.
이를 통해 리간드와 타겟 간의 상호작용 특성을 정량적으로 평가할 수 있습니다.
Q5: LigandTracer를 사용하여 얻은 데이터로부터 어떤 인사이트를 얻을 수 있나요?
A: LigandTracer를 통해 다음과 같은 중요한 인사이트를 얻을 수 있습니다.
* 방사성 라벨링 과정이 항체의 결합 능력에 미치는 영향을 정량적으로 평가
* 특정 농도에서의 결합 동역학 데이터를 통해 방사성 의약품의 품질 평가 및 개발 과정을 최적화
* 활성 농도 및 방사성 특이활성을 동시에 분석함으로써, 방사성 의약품의 일정한 효능을 보장할 수 있는 도구로 활용 가능
[참고]
Wang, E., Björkelund, H., Mihaylova, D., Hagemann, U. B., Karlsson, J., Malmqvist, M., Buijs, J., Abrahmsén, L., & Andersson, K. (2014). Automated functional characterization of radiolabeled antibodies: A time-resolved approach. Nuclear Medicine Communications, 35(7), 767–776. https://doi.org/10.1097/MNM.0000000000000117
Cell Binding Affinity (KD) & Kinetics (ka, kd). https://ycluebio.com/
LigandTracer: Cell Binding Affinity, Kinetics 분석방법. https://ycluebio.com/ligand-binding-affinity-package/
LigandTracer Applications. https://www.ligandtracer.com/applications/