VHH 항체는 낙타 혈청에서 발견되는 천연 결손 경쇄(VL) 항체입니다. VHH 항체는 구조가 단순하며 두 개의 중쇄(VH)로만 구성됩니다. 나노 항체는 분자량이 약 15kDa인 중쇄 가변 영역(VHH)을 포함합니다. VHH 항체는 일반적인 항원 인식 능력을 가지며 우수한 친화도, 특이성, 안정성 및 침투성을 나타냅니다. 이러한 구조의 항체는 알파카, 상어 등 다른 동물에서도 발견되었습니다. 나노 항체는 VL 도메인이 없음에도 불구하고 하나의 중쇄 가변 영역과 두 개의 일반적인 CH2 및 CH3 영역만을 포함하는 매우 안정적인 단일 도메인 항체이며, 항체 활성을 가진 가장 작은 결합 단위입니다. 알파 라이프텍은 나노 항체 합성 및 파지 디스플레이 개발 플랫폼을 통해 나노 항체 제조, 나노 항체 라이브러리 구축 및 스크리닝, VHH 나노 항체 발현 등 다양한 서비스를 고객에게 제공합니다. 이를 통해 다양한 유형의 파지 항체 라이브러리를 효율적으로 구축하고 스크리닝하여 고객에게 특이성이 높은 항체 솔루션을 제공할 수 있습니다. 저희는 고객사를 위해 전문적인 항체 인간화 전략을 개발할 수 있으며, 나노 항체에 대한 인간화도 가능합니다. 저희 회사는 인간 항체와 거의 동등한 수준의 기술력을 보유하고 있습니다.

먼저, 질병이 없는 알파카에 면역원(immunogen)을 처리하여 면역 반응을 유도하고, 이 알파카에서 단일 도메인 항체를 생성하도록 했습니다. 그런 다음, 알파카 말초혈액 단핵세포(PBMC)에서 단일 B 세포를 분리하고, B 세포에서 RNA를 추출하여 cDNA로 전사했습니다. 최종적으로 이 cDNA를 주형으로 사용하여 전기영동을 통해 목표 VHH 서열을 선별했습니다. 선별된 VHH 항체 서열에 대한 염기서열 분석을 수행하여 제조된 VHH 항체의 안정성과 친화도를 향상시켰습니다. 동시에, VHH 항체에 대한 부위 특이적 돌연변이 유발 및 안정성 스크리닝을 수행했습니다. 특정 돌연변이를 유도하는 등의 특수 방법을 도입하여 VHH 항체 변이체의 안정성을 높일 수 있었습니다. 마지막으로, 얻어진 VHH 서열을 적절한 발현 벡터(플라스미드, 바이러스 등)에 삽입하여 VHH 항체를 발현시켰습니다. 마지막으로, 파지 디스플레이 기술 또는 효모 디스플레이 기술을 통해 VHH 항체를 숙주 표면에 발현시킨 후, 코팅된 항원과 ELISA를 이용하여 표적 항원에 특이적으로 결합할 수 있는 나노항체를 선별합니다. 알파 라이프텍은 선별된 나노항체의 염기서열을 분석하고 검증하여 고객에게 제공되는 나노항체 염기서열의 정확성과 기능적 활성을 보장합니다.

VHH 기술은 다양한 유전 공학 기술의 발전을 활용하여 표적 유전자가 정상적인 조건에서 재접합 및 재배열되도록 함으로써, 다양한 태그를 포함할 수 있는 고결합 도구를 다른 기술에 제공할 수 있습니다. 또한 VHH 기술로 생산된 항체는 정제가 용이합니다. 알파 라이프텍은 고처리량 스크리닝 기술을 사용하여 고객이 요구하는 특정 기능을 가진 VHH 항체를 단시간 내에 대량의 항체 중에서 선별할 수 있습니다. VHH 항체는 고온 및 기타 용매에 노출시키지 않고도 경제적으로 무한정 생산할 수 있습니다. VHH 항체는 스캐폴드, 라벨링, 특정 아미노산 변경 등 유전적으로 조작하여 다양한 용도로 활용할 수 있습니다. VHH 항체는 마이크로플레이트, 전기화학적 바이오센서, 유동층 장치 등 기존 항체를 사용하는 모든 일반적인 플랫폼에 적합합니다. VHH 항체는 크기가 작아 결합 도메인의 밀도가 높기 때문에 신호 증폭 및 감도 향상에 탁월한 장점을 제공합니다. 동시에 VHH 항체는 종양 진단 및 치료, 염증 진단, 중추신경계 질환 치료 등 다양한 분야에서 폭넓게 응용됩니다. 특히 VHH 항체는 유전적으로 쉽게 변형될 수 있고 안정성이 뛰어나 식품 및 사료 내 곰팡이 독소 검출에 매우 유용합니다.

면역 과정에서는 다양한 면역원(immunogen)을 사용합니다. 면역원은 특성에 따라 천연 항원, 재조합 항원, 합성 항원, 저분자 항원으로 분류할 수 있습니다. 천연 항원에는 바이러스 면역원이 포함됩니다. 천연 면역원의 정제 과정은 복잡하고 다른 면역원보다 어렵고 정제 비용도 높습니다. 바이러스 면역원은 전 바이러스 불활화 백신, 서브유닛 백신, 바이러스 벡터 백신, mRNA 백신으로 나뉩니다. 전 바이러스 불활화 백신은 인체의 면역 반응을 유도하지만, 바이러스를 완전히 불활화해야 하고 제조 과정이 더 복잡합니다. 서브유닛 백신은 바이러스 표면 단백질만을 항원으로 사용하기 때문에 안전성이 높지만, 면역 효과를 증강시키기 위해 보조제를 첨가해야 합니다. 유전자 변형을 거친 아데노바이러스와 렌티바이러스는 벡터로 사용되어 바이러스 복제 및 발현을 통해 면역 반응을 유도합니다. 면역 효과는 효율적이고 지속적이지만, 제조 과정이 복잡하여 생물안전성을 엄격하게 관리해야 합니다. mRNA는 세포 내로 직접 유입되어 세포가 항원을 발현하고 면역 반응을 유도할 수 있지만, 이 과정은 더 어렵고 mRNA의 안정성과 전달 효율을 확보해야 합니다. 재조합 항원은 천연 항원과 구조적으로 다르지만, 대규모 산업 생산이 가능합니다. 소분자 단백질 또는 폴리펩타이드 항원은 시험관 내 합성법으로 제조할 수 있으며, 구조 제어가 가능하지만 설계가 복잡할 수 있습니다. 소분자 항원은 대부분 펩타이드나 뉴클레오티드와 같은 저분자 화합물로, 그 자체로는 면역원성이 없으므로 거대분자 운반체와 결합시킨 후에만 면역원으로 사용될 수 있습니다.

나노항체의 분자량은 매우 작아서 보통 12~15kDa 정도이며, 기존 IgG 항체의 1/10에 불과합니다. 결정 구조는 지름 약 2.5nm, 길이 약 4.2nm의 럭비공 모양입니다. 이러한 독특한 분자 구조 덕분에 조직 침투력이 우수하고, 반감기가 짧으며, 혈뇌장벽을 통과하여 신장 배설이 용이합니다. 나노항체는 상보결정영역(CDR)과 골격 영역으로 구성됩니다. 상보결정영역은 CDR 1, CDR 2, CDR 3으로 나뉘며, CDR 3 영역의 길이는 3~28개의 아미노산으로 이루어져 있어 나노항체 라이브러리의 저장 용량을 확보할 수 있습니다. 기존 항체의 CDR 3 영역이 8~15개의 아미노산으로 구성된 것과 달리, 나노항체의 긴 CDR 3 영역은 항원 표면의 숨겨진 에피토프를 식별하는 데 도움을 줍니다. 나노항체의 골격 영역은 FR 1, FR 2, FR 3, FR 4를 포함하며, FR 2에는 4개의 친수성 아미노산 변이가 도입되어 항체의 수용성을 향상시킵니다. CDR 1과 CDR 3 사이의 특수한 이황화 결합은 고압, 고온, 변성제 등의 조건에서 항체의 안정성을 높여 나노항체의 생산 및 보존에 유리하며, 새로운 투여 방법의 가능성을 제시합니다.