초록 ▼

연구의 목적 및 내용
고품질의 단백질 의약품을 고농도로 생산하는 세포주를 빠른 시간에 개발할 수 있는 기술은, 단백질 의약품 산업에 있어서 필수적이며, 모든 종류의 단백질 신약후보물질 개발 과정에 적용시켜야 하는 기반기술로서 큰 의미를 가짐. 본 연구의 목적은 CHO 세포주를 이용한 효율적인 단백질 의약품 생산을 위해 강화된 숙주 세포주와 함께 고성능 생산 벡터를 개발하여 단백질 의약품 생산 세포주 개발 플랫폼 기술을 개발하는 것임. 동시에 고속 대량 스크리닝 시스템을 구축 및 적용하여 단기간에 고품질 생산 세포주 구축 기술을

연구의 목적 및 내용
고품질의 단백질 의약품을 고농도로 생산하는 세포주를 빠른 시간에 개발할 수 있는 기술은, 단백질 의약품 산업에 있어서 필수적이며, 모든 종류의 단백질 신약후보물질 개발 과정에 적용시켜야 하는 기반기술로서 큰 의미를 가짐. 본 연구의 목적은 CHO 세포주를 이용한 효율적인 단백질 의약품 생산을 위해 강화된 숙주 세포주와 함께 고성능 생산 벡터를 개발하여 단백질 의약품 생산 세포주 개발 플랫폼 기술을 개발하는 것임. 동시에 고속 대량 스크리닝 시스템을 구축 및 적용하여 단기간에 고품질 생산 세포주 구축 기술을 개발하고, 산업화를 위한 세포주 및 단백질 의약품 품질 평가법을 확립하여 국제적 생산효율의 단백질 의약품 공적 생산지원 시스템을 구축하여 국내 단백질 의약품 제조 업체의 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있도록 함.

연구개발성과
• 1차년도 연구를 통해 GS/MSX 시스템의 효율성을 증가시킬 수 있는 GS 유전자가 knockout된 CHO-K1 숙주 세포주를 개발함. GS knockout CHO-K1 세포와 기존의 CHO-K1를 대상으로 다양한 MSX 농도에 의한 선별을 진행하여 선별 조건을 최적화함. 또한 생산벡터 개발을 위해 생산성 향상에 필요한 요소를 탐색하고 확보하였으며, 각 요소들의 특허 분석을 통하여 경쟁력 있는 생산 요소를 선별함.
• 2차년도 연구를 통해 생산 세포주를 구축하는데 소모되는 노동력과 시간을 절감함. ClonePix를 이용하여 생산 세포주를 선별하는데 있어서, 생산 세포주의 안정성 실험을 포함하여 6개월 이내에 약 0.5g/L 수준의 생산성을 보이는 생산 세포주를 구축하였고, 플랫폼 기술을 확보함. 또한, 생산된 단일클론 항체의 aggregation, charge variant, N-glycosylation을 분석할 수 있는 프로토콜을 확립함.
• 생산성 향상을 위한 배지 첨가물질 실험을 통해 valeric acid를 발굴하였고, 특허 출원 (10-2015-0090348) 및 논문을 게재함 (Biotechnol J, 2016).
• 세포사멸 방지를 위한 연구를 통해 생산성 향상과 관련을 보이는 유전자군을 발굴하였고, 해당 연구를 바탕으로 논문을 게재함 (Biotechnol Bioeng, 2016).
• 2차년도 연구를 바탕으로 국내로는 한국생물공학회 춘계학술발표대회 및 국제심포지엄, 국외로는 2015 European Society for Animal Cell Technology (ESACT) 및 2015 Protein Expression in Animal cells Conference에 참석하여 학술 발표를 수행함.
• 3차년도 연구를 통해 생산 세포주 구축 플랫폼 기술 구축을 완료하고 SOP를 확립함. 개량된 세포주를 개발하였으며 2배 이상의 생산성을 가진 생산 벡터 개발을 완료함. 세포주 개발 플랫폼에 항체와 Fc-융합 단백질을 함께 적용하여 플랫폼을 검증함. 개발된 세포주의 품질평가, 안정성 평가 및 생산 단백질 품질 분석법을 포함한 SOP 작성 완료를 통해 세포주 구축 플랫폼 기술의 접근성 및 효율성을 증대함.
• 생산된 단백질 품질에 영향을 미치는 배지 첨가 물질인 Dextran sulfate의 분석하였고, 해당 연구를 바탕으로 논문을 게재함 (Biotechnol J, 2016).
• lactate 발생을 감소시키는 숙주 세포주를 GS/MSX 시스템에 도입한 CHO 숙주 세포주를 개발하였으며, 이 연구를 바탕으로 논문을 게재함 (Appl. Mibrobiol. Biotecnol, 2016)
• 3차년도 연구를 바탕으로 국제 학술회의인 2016 Biologics Manufacturing ASIA 및 2016 Cell Culture Engineering (CCE)에 참석하여 학술 발표를 수행함.

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
CHO 세포를 비롯한 동물 세포주에서 생산되는 단백질 의약품 시장은 매년 큰 성장을 거듭하고 있으며, 높은 투여량과 제품 가격으로 인해 고부가가치를 창출할 수 있음. 하지만 동물 세포주 제조기술에 대한 근본적인 연구의 부족으로 인해 높은 생산성 및 고품질 단백질 의약품 생산에 한계점이 존재함. 본 연구 개발을 통해 단백질 의약품 생산 동물 세포주 개발 플랫폼 기술 및 산업화를 위한 세포주 및 단백질 의약품 품질 평가법을 확립였으며, 이를 국내 산업계가 이용할 수 있도록 국제적 생산효율의 단백질 의약품 공적 생산지원 시스템을 구축하였음. 본 시스템은 국내 생물 산업계의 발전에 큰 기여를 할 수 있을 것이며, 나아가 국내 바이오 기업이 세계적인 경쟁력을 확보할 수 있는데 도움이 될 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
Rapid development of cell lines producing high quality therapeutic proteins is an important aspect in the field of biopharmaceutical industry. As a basic technology, the development of high producing cell lines is significant for overall process of screening candidates of thera

Purpose & Contents
Rapid development of cell lines producing high quality therapeutic proteins is an important aspect in the field of biopharmaceutical industry. As a basic technology, the development of high producing cell lines is significant for overall process of screening candidates of therapeutic proteins. The aims of this project are to establish host cell lines with efficient productions of therapeutic proteins and to develop enhanced producing vectors that enables cost effective productions. In addition, we aim to develop systems of rapid screening of candidate therapeutic proteins as well as standardization for high quality products for industrial usage. The overall improvements in development of high producing cell lines will allow domestic companies to have solid competitiveness in the global market.

Results
• As a result of 1st year research, we developed a GS knockout cell line that maximizes amplification performance of GS/MSX system. Using various concentration of MSX, we optimized producing conditions for newly developed GS knockout cell line as well as conventional CHO-K1 cell line. In addition, we searched numerous factors in the development of producing vectors that take crucial roles in high productions of therapeutic proteins. By applying each factors for patents, we gained differentiated strategies for better productions.
• As a result of 2nd year research, we established a system that requires less time and labor intensity for the development of producing cell lines. Using ClonePix technology, we have succeed in development of producing cell lines with productivity of 0.5g/L in less than 6 months period. In addition, we established protocols that allow examination of basic products qualities such as aggregation, charge variant, and N-glycosylation.
• As a result of media supplement test, we were able to discover valeric acid as a productivity enhancing agent, which is applied for patent (10-2015-0090348) and published in scientific journal (Biotechnol J, 2016). Based on these results, we attended international academic conferences (ESACT 2015 and PEACE 2015). We searched for genes that are related in inhibition of programmed cell death as well as increasing the specific productivities, in which this research is published in scientific journal (Biotehcnol Bioeng, 2016).
• As a result of 3rd year research, we developed general platform technology with improved SOPs for higher productions. We established a cell line and producing vectors that yield 2-fold increase in production of therapeutic proteins compared to conventional technology. We have also applied this platform technology for the productions of therapeutic antibodies and Fc-fusion proteins and verified its performance.
• We found Dextran sulfate as a quality increasing media supplement and published in scientific journal (Biocehnol J, 2016). We developed a cell line using GS/MSX amplification system that produces less amount of lactate. Based on this research, we published in scientific journal (Appl. Microbiol. Biotechnol, 2016). Based on these results, we attended international academic conferences (CCE 2016).

Expected Contribution
Using mammalian cell lines including CHO cells, the biopharmaceutical industry is growing every year. However, domestic industry still requires better productions and higher quality of therapeutic proteins in order to gain solid competitiveness in global markets. As a result of this project, we were able to construct platform technology for development of enhanced producing cell lines and to standardize the quality control. Using this system, we aim to improve general process of productions of therapeutic proteins in domestic industries.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• Contents ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발 목적 ... 8
• 2. 연구개발의 필요성 ... 8
• 3. 연구개발 범위 ... 10
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 16
• 1. CHO 세포주를 이용한 바이오 의약품 생산 동향 ... 16
• 2. 국외 글로벌 기반기술 수준 ... 16
• 3. 국내 기반기술 수준 ... 17
• 4. 바이오 의약품 생산벡터 및 발현 유전자 최적화 개발의 기술 동향 ... 17
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 19
• 1. 1차년도 ... 19
• 2. 2차년도 ... 33
• 3. 3차년도 ... 46
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 69
• 1. 목표 달성도 ... 69
• 2. 관련 분야 기여도 ... 69
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 75
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 76
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 77
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비현황 ... 78
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 79
• 1. 실험실 안전 점검 체계 ... 79
• 2. 실험실 정밀안전진단 실시 ... 79
• 3. 교육 훈련 ... 79
• 4. 보험 가입 현황 ... 80
• 5. 추가 이행 계획 ... 80
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 81
• 제11장. 기타 사항 ... 83
• 제12장. 참고 문헌 ... 84
• 끝페이지 ... 85