단백질, 펩타이드, 핵산 정제의 획기적인 생산성 회수율 향상에 대한 솔루션 사이언스21 입니다.

단백질, 펩타이드, 핵산 정제의 획기적인 생산성 회수율 향상에 대한 솔루션

(주)YMC KOREA가 "2023 KOREA LAB" 전시기간 중 발표한 '단백질, 펩타이드, 핵산 정제의 획기적인 생산성 회수율 향상에 대한 솔루션'에 따르면 다음과 같은 내용으로 구성되어 있다.

Introduction

단백질, 펩타이드, 핵산의 분리정제는 현재 많은 제약 연구 개발자의 관심이 있는 분야이며, 특히 항체 단백질(Monoclonal antibody; MAb)의 분리정제는 Bio 의약품 산업에서 중요한 분야가 되었다. 특허가 종료된 Bio 의약품의 Biosimilar에 대한 경쟁이 고도화되면서, 임상 결과뿐만 아니라 생산 과정의 비용 절감도 중요한 과제가 되었다.

의약품 생산에서 가장 중요한 회수율과 순도는 “Trade-off”(상쇄)의 관계이기 때문에 기존의 Batch 생산 방식으로는 회수율 및 순도 확보라는 두 마리 토끼를 모두 잡는 것이 사실상 매우 어렵다.

그래서 이러한 Batch 생산 방식의 단점을 해결할 수 있는 연속 크로마토그래피에 대한 관심이 높아질 수밖에 없게 되었고, R&D부터 Plant scale까지 모두 설치 운용이 가능한 YMC의 연속 크로마토그래피 기술의 생산적 이점을 알아보고자 한다.

연속 크로마토그래피 응용

1) MCSGP(Multicolumn Countercurrent Solvent Gradient Purification)

MCSGP는 Polishing 공정을 연속으로 진행하기 위한 방법으로 일반적인 상황에서 회수율과 순도는 그림 1과 같이 양립하기 어려운 데 반해 MCSGP는 이 두 가지를 동시에 상승시키는 공정이라고 할 수 있다. 그림 2와 같이 Batch 방식의 경우 목적 단백질의 전후단에 불순물이 있다면 이를 분리하기 위해 목적 단백질의 일부분을 포기할 수밖에 없었다. 따라서 목적 단백질은 높은 순도를 얻을 수 있지만 회수율은 저하되기 때문에 최종 생산비용은 증가할 수밖에 없다. 만약 MCSGP와 같이 순도를 만족하지 않는 부분의 목적 단백질을 다시 분리하는 과정을 반복한다면 높은 순도의 단백질을 높은 회수율로 얻어낼 수 있다.

2) MCSGP의 원리

그림 3에서 단백질의 앞 뒤에 불순물이 있다면 목적 단백질을 포함하지 않는 순수한 불순물은 (a), (f)와 같이 Drain한다. 순수한 목적 단백질은 (c)와 같이 분리하여 취득하고, 목적 단백질과 불순물이 섞인 부분은 (b), (e)와 같이 두번째 컬럼으로 주입한다. 두번째 컬럼으로 보낼 때 새로운 원료의 추가 주입도 진행하여 두번째 컬럼에서 함께 분리가 진행될 수 있도록 한다.

순수한 목적 단백질, 순수한 불순물은 바로 분리하여 취득하고, 두 가지가 섞여 있는 부분은 다른 컬럼으로 보내어 다시 분리를 진행하는 것이 MCSGP 기술의 요점이다. MCSGP 기술은 목적물의 높은 순도와 높은 회수율을 동시에 얻을 수 있기 때문에 Polishing 단계에서 생산성을 비약적으로 높일 수 있는 중요한 연속 크로마토그래피 공정이라 할 수 있다.

맺음말

의약품 산업 경쟁이 고도화되면서 단백질, 펩타이드, 핵산 등의 생산 방식에 전환점이 필요한 시기가 도래하였다.

기존 Batch 방식보다 더 높은 생산성을 확보하기 위해서는 연속 크로마토그래피 공정의 도입이 시급하다. 단백질, 펩타이드, 핵산 등의 분리정제에서 Trade off로 회수율과 순도를 동시에 만족하기 어려운 부분은 YMC의 연속 크로마토그래피(MCSGP) 기술로 해결할 수 있다. 현시점에서 상용화 단계까지 Scale up을 할 수 있는 유일무이한 기술이며, 이미 선도하여 기술을 도입한 유명 제약사에서도 Plant scale까지 문제없이 생산에 적용한 것을 볼 수 있다. 단백질 분리정제의 글로벌 경쟁적 우위를 선점하기 위해 YMC의 기술을 활용할 것을 제안한다(홈페이지 내 해당 제품 Catalog).