안녕하세요, 오늘은 암 진단 분야에서 혁신적인 변화를 가져오고 있는 B7-H3 단백질과 Affibody molecules을 활용한 비침습적 종양 탐지 기술에 대해 이야기해보려 합니다.
특히 LigandTracer라는 첨단 분석 장비를 통해 이러한 기술의 효과를 정확히 측정하고 검증하는 방법에 주목해보겠습니다.
비침습적 종양 탐지의 중요성
암 치료에서 가장 중요한 것 중 하나는 정확한 진단입니다. 특히 세포 표면 단백질의 과발현을 비침습적으로 탐지하는 것은 환자별 맞춤형 치료를 가능하게 하는 핵심 요소입니다.
전통적인 조직 검사는 침습적일 뿐만 아니라, 종양 내 발현 이질성 때문에 완벽한 평가가 어려운 경우가 많습니다.
이러한 한계를 극복하기 위해 SPECT와 PET 같은 방사성 핵종 분자 영상 기법이 대안으로 떠오르고 있습니다.
이 기술들은 비침습적으로 세포 표면 단백질의 발현 수준을 측정할 수 있어, 개인 맞춤형 암 치료의 길을 열어주고 있습니다.
B7-H3: 암 진단의 새로운 표적
최근 연구에서 주목받고 있는 B7-H3는 면역 체크포인트 단백질로, 종양 관련 신호 전달, 세포 가소성, 약물 내성에 중요한 역할을 합니다.
이 단백질은 다양한 악성 종양에서 과발현되는 반면, 정상 조직에서는 발현이 낮아 암 진단과 치료를 위한 이상적인 표적입니다.
B7-H3는 특히:
- 내피세포-간엽세포 전이를 촉진
- 종양 침습을 증가시킴
- 신생혈관형성을 촉진
이러한 특성들은 B7-H3를 암 진단과 치료의 중요한 표적으로 만들고 있습니다.
Affibody molecules:
- 작지만 강력한 도구
- 기존의 방사성 라벨링된 항체를 사용한 연구에서는 항체의 크기가 크다는 한계가 있었습니다. 이로 인해 종양에 느리게 축적되고 혈액에서 천천히 제거되는 문제가 있었죠.
- 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 Affibody molecules입니다.
이들은:
- 6-7 kDa의 작은 크기
- 견고한 삼중 나선 구조
- 쉬운 생산 및 특정 라벨링 가능성
- 혈액에서 빠른 제거로 인한 신속한 영상 대비
특히 Affibody molecules의 작은 크기는 EPR(Enhanced Permeability and Retention) 효과를 통해 종양에 비특이적으로 축적되지 않아, 단일클론항체보다 높은 특이성을 제공합니다.
LigandTracer: 분자 상호작용의 정밀 분석
LigandTracer는 이러한 연구에서 핵심적인 역할을 하는 첨단 장비입니다.
이 혁신적인 기기는 세포에 결합하는 방사성 라벨링된 분자의 실시간 결합 및 해리 과정을 측정할 수 있습니다.
LigandTracer의 중요성은 다음과 같은 여러 측면에서 찾아볼 수 있습니다:
LigandTracer의 독보적인 기능
- 실시간 데이터 수집
- LigandTracer는 방사성 라벨링된 Affibody molecules와 세포 표면 단백질 간의 결합 및 해리 과정을 실시간으로 모니터링합니다. 이는 기존의 정적인 측정 방법과는 달리, 동적인 상호작용을 정확하게 파악할 수 있게 합니다.
- 비침습적 측정
- 세포 배양에서 직접 데이터를 수집하므로 추가적인 세포 파괴 없이 결과를 확보할 수 있습니다. 이는 생체 내 조건에 더 가까운 환경에서의 분석을 가능하게 합니다.
- 정밀한 Kinetic 파라미터 분석
- LigandTracer는 결합 속도(ka), 해리 속도(kd), 평형 해리 상수(KD) 등을 정확하게 측정할 수 있습니다. 이러한 파라미터들은 Affibody molecules의 표적 결합 특성을 이해하는 데 필수적입니다.
B7-H3 연구에서의 LigandTracer 활용
- B7-H3를 표적으로 하는 연구에서 LigandTracer는 다양한 Affibody 변종의 결합 특성을 비교하는 데 결정적인 역할을 했습니다.
- 특히 [99mTc]Tc-ZAC12-ZAC12-GGGC와 [99mTc]Tc-ZAC12-ZTaq_3-GGGC의 B7-H3에 대한 결합 친화도를 정밀하게 측정했습니다.
- 연구 결과, LigandTracer를 통해 [99mTc]Tc-ZAC12-ZAC12-GGGC가 놀라운 결합 친화도(KD1= 0.28 ± 0.10 nM)를 가지며, 이는 다른 변종보다 약 7.5배 강하다는 것이 밝혀졌습니다.
- 이러한 정밀한 분석은 종양 표적화 효율성을 예측하는 데 중요한 지표가 됩니다.
혁신적인 연구 결과
최근 연구에서는 [99mTc]Tc-AC12-GGGC Affibody 분자를 사용하여 단 2-4시간 내에 B7-H3 발현 수준의 방사성 핵종 시각화가 가능함을 보여주었습니다.
이는 암 진단의 속도와 정확성 측면에서 큰 진전입니다.
연구진은 영상 대비를 더욱 향상시키기 위해 두 가지 접근법을 시도했습니다:
- 친화도 성숙화(Affinity maturation): 단백질의 결합 친화도를 향상시키는 방법
- 다중화(Multimerization): 여러 결합 단위를 결합하여 전체적인 결합력을 증가시키는 방법
다양한 Affibody 변종의 비교
연구팀은 다양한 Affibody 변종을 개발하고 비교했습니다:
- ZAC12-ZAC12-GGGC: 두 개의 B7-H3 결합 단위를 포함
- ZAC12-ZTaq_3-GGGC: 하나의 B7-H3 결합 단위와 하나의 비결합 단위를 포함
- Monomeric SYNT-179: 단일 결합 단위
테스트 결과, ZAC12-ZAC12-GGGC가 가장 강한 결합 친화도(EC50 = 1.5 nM)를 보여주었으며, 이는 SYNT-179(EC50 = 8.1 nM)보다 우수했습니다.
이러한 결과는 LigandTracer를 통한 정밀 분석으로 더욱 확실하게 검증되었으며, 특히 다중화 접근법이 단일 변종보다 우수한 결합 특성을 제공한다는 것을 증명했습니다.
B7-H3, Affibody 미래 전망
이러한 연구 결과는 암 진단에 있어 중요한 발전을 의미합니다.
특히 B7-H3를 표적으로 한 Affibody molecules의 사용과 LigandTracer를 통한 정밀한 분석은 비침습적이고 정확한 암 진단의 새로운 지평을 열고 있습니다.
향후 이 기술이 임상에 적용된다면, 환자들은 더 빠르고 정확한 진단을 받을 수 있을 것이며, 이는 개인 맞춤형 치료의 효과를 크게 향상시킬 것입니다.
특히 LigandTracer와 같은 첨단 장비를 통한 정밀한 분석은 암 진단과 치료 효과 예측에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다.
여러분은 어떻게 생각하시나요? 이러한 새로운 진단 기술이 암 치료의 미래를 어떻게 바꿀 수 있을까요?
[참고]
Oroujeni, M., Carlqvist, M., Ryer, E., Orlova, A., Tolmachev, V., & Frejd, F. Y. (2024). Comparison of approaches for increasing affinity of affibody molecules for imaging of B7-H3: Dimerization and affinity maturation. EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry, 9(30). https://doi.org/10.1186/s41181-024-00261-3
LigandTracer: Cell Binding Affinity, Kinetics 분석방법