항체 연구를 위한 Humanized 마우스 궁극 가이드
인간화 마우스 개요
면역과 염증이 암에 미치는 영향에 대한 연구가 발전함에 따라 임상 종양학 연구에서 인간화 마우스의 성능이 큰 주목을 받고 있습니다. 일반적으로 인간화 마우스는 면역결핍 마우스 모델과 면역능력이 있는 마우스 모델 두 가지 카테고리로 분류됩니다. 면역결핍 마우스 모델은 모든 종류의 누드 마우스나 중증복합면역결핍(SCID) 마우스를 포함합니다. 면역결핍 마우스는 인간화 면역계를 가진 마우스 모델을 구축하는 데 필수적입니다.
인간화 CD34+ 마우스는 기능적인 인간 면역계(HIS)를 가지고 있으며 T 세포 의존성 염증 반응을 나타내고, 숙주에 대한 공여 세포의 면역 반응성이 없으며, 강력한 다계통 면역계를 생성합니다. 인간화 CD34+ 마우스 외에도 모든 면역결핍 마우스는 인간 조혈줄기세포(HSC)나 인간 말초혈액단핵세포(PBMC)를 이식받으며, 모든 경우 인간 호르몬, 성장인자, 사이토카인의 외인성 투여가 필요합니다. 유전적으로 인간화된 마우스는 다양한 인간 면역글로불린을 생산하게 하는 인간 항체 유전자를 가지고 있으며, 이를 인간화 마우스 항체라고 합니다. 본 문서에서는 항체 연구에 사용되는 인간화 마우스에 대해 살펴보겠습니다.
1983년 최초로 이식된 인간화 마우스가 개발되었으며, 이 마우스는 인간의 말초혈액림프구(PBL)를 가지고 있었고 huPBL 모델로 명명되었습니다. huPBL 마우스는 방사선 조사된 면역결핍 마우스에 인간 말초혈액림프구를 복강 내 주입하여 제작되었습니다.
| 인간화 마우스 | 유전적 배경 | 참고 문헌 |
| SCID | CB-17 | (Mosier et al., 1988) |
| NOD-SCID | NOD | (Shultz et al., 1995) |
| BRG | Balb/c | (Mazurier et al., 1999) |
| NOG | NOD | (Ito et al., 2002) |
| NSG | NOD | (Ishikawa et al., 2005) |
| NRG | NOD | (Pearson et al., 2008) |
| BRGS | Balb/c | (Legrand et al., 2011) |
| SRG | Balb/c X 129 | (De La Rochere et al., 2018) |
| B6RGS | C57BL/6 | (Shultz et al., 2019) |
| B6RG-CD47 | C57BL/6 | (Martinov et al., 2021) |
표 1: 주요 인간화 마우스 모델과 그 유전적 배경, 참고 문헌
인간화 마우스를 이용한 인간 항체 개발의 주요 성과
1. 마우스 유래 항체의 임상 적용 단점
마우스 유래 단일클론항체는 단일 항원에 매우 특이적이지만, 해당 특정 항원의 돌연변이로 인해 병원체에 효과가 없을 수 있습니다. 항체 결합 부위의 약간의 변형으로 인해 적혈구응집반응에 관여하지 않습니다(항원과의 가교 결합이 없음).
2. 키메라 항체 기술
키메라 항체는 유전자 공학의 결과로 생성되었으며, 인간 유래 면역글로불린 불변 영역이 마우스 하이브리도마 유래 항체의 가변 영역과 결합된 형태입니다. 이러한 키메라 항체는 더욱 인간화를 향한 첫 번째 단계입니다. 키메라 항체는 악화된 다발성 골수종 및 혈액 악성종양 환자를 치료하는 데 사용됩니다. 이러한 키메라 항체를 생산하는 것은 완전 인간화 마우스를 개발하는 것보다 저렴하며 초기 생물치료제 연구에 더 유용합니다. 특히 종 기반 키메라 항체는 동물 모델에서 항종 반응의 위험을 최소화합니다.
3. 파지 디스플레이 기술
박테리오파지는 DNA-단백질, 단백질-펩타이드, 단백질-단백질 상호작용을 연구하는 데 사용되며, 코딩 게놈과 단백질 사이의 연결이 생성됩니다. 파지 디스플레이 기술에서는 에피토프 매핑이 수행되며, 이러한 파지 라이브러리에서 분리된 리간드는 약물 설계, 치료적 검증, 백신 개발에 유용합니다. 파지 디스플레이에서 얻은 데이터는 치료 임상 적용을 위한 인간화 항체의 약물 개발 전략을 수립하는 데 사용되었습니다.
항체 연구용 인간화 마우스의 현재 현황
1. 이식 기반 인간화의 과제
HSC 또는 PBL을 이식한 후 성숙 B 림프구가 손상될 수 있고, 면역글로불린 생산이 저하될 수 있으며, MHC 클래스 I 및 클래스 II 대립유전자가 T 세포 생성을 제한합니다. 성숙 T 림프구를 마우스에 이식하면 이식편대숙주병(GVHD)이 발생하며 인간 숙주 특이적 병원체가 관련됩니다. PBMC 모델의 주요 제한 요인 중 하나는 치명적인 인간 항마우스 이식편대숙주병(GvHD)의 발생입니다. 인간 PBMC를 이식한 NSG 마우스는 일반적으로 주사 후 3-4주부터 급성 GvHD의 명백한 징후가 나타납니다. 현재 GvHD를 완화하는 인간화 마우스 모델의 개발은 연구자들의 주요 관심사입니다.
2. 유전적 인간화의 장점
유전적으로 인간화된 마우스 모델은 면역치료 효능 평가, 약력학 실험, 임상 반응 예측, 특히 종양과 관련된 면역학 연구에 효과적입니다. 종양 특이적 항체는 표적 세포에 대한 높은 특이성과 결합된 오프타겟 독성으로 인한 합병증 감소로 인해 화학요법제에 비해 큰 장점이 있습니다. 인간화 마우스 항체의 친화도와 효능은 시험관 내 재조합 기술을 통해 얻은 항체보다 비교적 높습니다.
3. 항체 생산을 위한 인간화 마우스 모델 사용의 성과
Wege 등은 인간 B 세포 유래 항체가 인간 암 세포에 제시된 새로운 항원을 특이적으로 표적으로 하는 마우스 모델을 생성하는 새로운 방법을 발견했습니다. 이 연구에서는 인간 조혈줄기세포와 인간 유방암 세포를 면역결핍 NSG 마우스에 공동 주입했습니다. 이식된 마우스는 이식된 종양 세포에 특이적인 혈청 내 항체를 포함한 인간 면역계 반응을 발생시킵니다.
RenMab이라고 불리는 이러한 새로운 마우스 중 하나는 4가지 다른 에피토프를 가진 수용체 결합 도메인(RBD) 차단 항체를 가지고 있습니다. 인간화 마우스의 도움으로 COVID-19에 대한 합리적인 항체 칵테일이 생산되었으며, 이는 면역원성이 입증되었고 hACE2 차단 활성을 나타냅니다.
인간 항체 발견 연구 백서
인간 항체를 발현하는 마우스 모델의 구축은 치료용 항체 약물 개발에 신뢰할 수 있고 대체 불가능한 플랫폼을 제공합니다. 이 백서에서 당사 전문가들은 항체 약물 개발의 전 과정을 검토하고 인간 항체 마우스 모델을 생성하는 데 사용되는 다양한 전략을 분석합니다.
목차 개요
- 치료용 항체는 어떻게 개발되나요?
- 항체 인간화의 중요한 고려 사항
- 생체 내 마우스 모델을 이용한 인간 항체 발견
- 인간 항체 발견을 위한 인간화 마우스의 활용
사이아젠은 자사 독점 TurboKnockout™ 서비스와 RMCE 및 BAC 기술을 사용하여 최대 300 kb의 인간 항체 유전자를 발현하는 큰 단편 녹인(LFKI) 인간화 마우스 모델을 생성할 수 있습니다.
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