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새로운 패러다임의 크로마토그래피 연속분리정제를 통한 단백질, 펩타이드 생산성 향상 기술소개
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작성자 : 사이언스21 | 조회: 50 | 날짜: 2019-08-07 16:59:50


Introduction
단백질의 분리정제는 현재 많은 유저들에게 관심이 있는 분야이며, 특히 항체 단백질(Monoclonal antibody; MAb)의 분리정제는 Bio 의약산업에서 중요한 부분이 되었다. 특허가 종료된 Bio 의약의 Biosimilar에 대한 경쟁은 치열해졌고, 임상에서 결과뿐만 아니라 생산에서 Cost down도 중요한 과제가 되었다. 따라서 Batch식의 크로마토그래피법보다 단위 생산성이 높은 연속크로마토그래피에 대한 관심이 높아질 수밖에 없게 되었다. 생산스케일까지 Scale up이 가능한 YMC의 연속크로마토그래피의 가능성에 대해 알아보고자 한다.


연속크로마토그래피 응용
1) CaptureSMB
CaptureSMB는 이름과 같이 Capture 단계에서 사용할 수 있는 연속 크로마토그래피 공정이다. Capture 단계는 Affinity chromatography법을 주로 사용하는데 Affinity에서 주로 사용하는 Protein A같은 Resin은 가격이 매우 고가이다. 하지만 그림1에서와 같이 배치크로마토그래피에서는 Resin에 상당 부분을 사용하지 않아 효율성이 떨어지는 것이 보통이다. 하지만 CaptureSMB에서는 미사용부분이 없도록 전체를 골고루 사용하는 것이 특징이다.


그림2에서 (a)와 같이 첫번째 컬럼에서 미사용 부분이 없도록 Breakthrough 되는 부분은 두번째 컬럼으로 보낸다. (b)에서의 Elution과 (c)에서의 CIP를 하는 동안 두번째 컬럼에 Feeding을 하고 앞의 공정과 같이 Breakthrough 되는 부분은 첫번째 컬럼으로 보낸다. 이 과정의 반복으로 컬럼의 미사용부분을 100% 사용하면서 다른 컬럼이 CIP하는 동안 Feeding을 하고 있기 때문에 시간면이나 Resin 활용면에서 배치에 비해 효율적이기 때문에 우수한 생산성을 얻을 수 있다.


2) MCSGP(Multicolumn Countercurrent Solvent Gradient Purification)
MCSGP는 Polishing 공정을 연속으로 진행하기 위한 방법으로 일반적인 상황에서 수율과 순도는 그림3과 같이 양립하기 어려운 데 반해 MCSGP는 이 두 가지를 동시에 상승시키는 공정이라고 할 수 있다. 그림4와 같이 배치의 경우 Target으로 하는 단백질의 전후단에 Impurity가 있다면 이를 분리하기 위해 Target 단백질의 일부분을 포기할 수밖에 없다. 따라서 Target 단백질은 높은 순도를 얻을 수 있지만, 수율은 저하되기 때문에 생산비용은 증가하게 된다. 만약 MCSGP와 같이 순도를 만족하지 않는 부분의 단백질은 다시 분리하는 과정을 거친다면 높은 순도의 단백질을 높은 수율로 얻어낼 수 있다.


그림5에서 단백질의 앞뒤에 불순물이 있다면 순수한 Impurity는 (a)와 (f)와 같이 Drain시킨다. 순수한 Product는 (c)와 같이 분취하고, Product와 Impurity가 섞인 부분은 (b)와 (e)같이 두번째 컬럼으로 보낸다. 두번째 컬럼으로 보낼 때 원료의 Feeding도 같이 진행하여 두번째 컬럼에서도 분리가 진행될 수 있도록 한다. MCSGP를 거치면서 순수한 Product, 순수한 Impurity는 바로 분취하고, 두 가지가 섞여 있는 부분은 다른 컬럼으로 보내어 다시 분리가 진행될 수 있도록 하는 것이 이 기술의 요점이다. MCSGP에서는 Product의 높은 순도와 높은 수율을 동시에 얻을 수 있어 Polishing 단계에서의 생산성을 높일 수 있는 중요한 연속크로마토그래피 공정이라 할 수 있다.


맺음말
단백질의 활용이 증가하며 특히 항체 단백질의 분리정제가 매우 중요한 시기가 도래하였다. 기존보다 더 높은 생산성을 얻기 위해서는 연속크로마토그래피 공정의 도입이 시급하다. YMC의 CaptureSMB 와 MCSGP 기술은 항체단백질 분리정제에서 매우 중요한 Capture 단계와 Polishing 단계에서 생산성을 높일 수 있는 획기적인 기술이다. 이 기술들은 현시점에서 상용화 단계까지 Scale up을 할 수 있는 유일무이한 기술들이며, 그림6과 같이 Plant scale까지 문제없는 수준으로 Scale up한 것을 볼 수 있다. 항체 단백질 분리정제에서 글로벌경쟁력의 우위를 선점하기 위해 YMC의 기술을 활용해 볼 것을 제안한다.


Model Name(모델명): Biopro, contichrom CUBE
Speaker(발표자): Lee Bongsu
Maker(제조사): YMC
Country of Origin(원산지): Japan
e-mail:
bs.lee@ymckorea.com
Data Services(자료제공): YMC KOREA CO., LTD


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