단백질 항체 치료제 및 백신을 이용한 의학적 치료 발전

제약이라는 용어를 들으면 진통제나 고혈압 약물과 같은 복잡한 화학식의 알약을 떠올릴 수 있습니다. 화학 성분을 함유한 의약품은 여전히 흔하지만, 점점 더 많은 의약품이 당, 단백질 또는 살아있는 세포를 이용해 생산되고 있습니다. 생물학적 제제로도 알려진 이러한 바이오의약품은 효과적인 치료법이 없는 일부 질병에 대해 처방될 수 있으며, 종종 전통적인 화학 기반 약물보다 부작용이 적습니다. 솔벤텀이 이러한 치료법을 보다 쉽게 이용할 수 있도록 돕는 방법에 대해 알아보십시오.

바이오의약품 정제 팀의 두 전문가, 연구 과학자 Jonathan Hester 박사와 어플리케이션 엔지니어 Alexei Voloshin 박사와 함께 단백질 기반 치료제 및 백신을 포함한 바이오의약품에 대해 더 자세히 알아보았습니다. 그들은 제조 공정이 왜 그렇게 중요한지(힌트: 전적으로 순도와 관련이 있습니다.)와 우리가 어떻게 제약 회사들이 의료 서비스를 발전시킬 수 있도록 도움을 주는지 설명합니다.

바이오의약품

인류는 질환을 치료하기 위한 의학적 옵션을 찾아 온 오랜 역사를 가지고 있습니다. 비소(Arsenic)도 한때 의학적 목적으로 사용되었던 적이 있습니다. 그러나 의학이 발전하면서 치료법의 효과와 안전성에 대한 기대도 커졌습니다. 

아세트아미노펜 및 이부프로펜과 같은 현재의 전통적 치료제는 근육통과 같은 상태를 치료하는 데 사용되는 화학 기반 약물의 예입니다. 이러한 약물들은 일반적으로 효과적이지만 종종 부작용이 있습니다. Alexei 박사는 "이러한 약물들이 몸에 어떠한 영향을 미치는지는 정확히 구별할 수 없습니다. 예를 들어 이부프로펜은 위벽이나 다른 조직에도 영향을 미칠 수 있습니다."라고 말합니다. 또 다른 전통적인 치료법인 화학요법은 암을 죽일 수 있지만, 신체의 다른 부분도 손상시킬 수 있다고 그는 덧붙였습니다. 

바이오의약품 기술은 단백질, 핵산, 세포와 같은 보다 진보된 분자를 사용합니다. Alexei 박사는 "효능, 선택성 및 안전성의 독특한 조합은 이 계열의 약물이 암, 관절염 및 궤양성 대장염과 같은 심각한 질환을 효과적으로 치료할 수 있도록 합니다"라고 말합니다. "바이오의약품 기술은 사회 전체의 삶의 질에 대한 기대치를 근본적으로 변화시키기 시작했습니다." 

바이오의약품은 생명을 위협하고 삶을 변화시키는 질환을 최대한의 효능과 안전성으로 치료하는 데 있어 최첨단에 서 있습니다. 그리고 그들의 이야기는 막 시작한 단계에 불과합니다.

Alexei Voloshin

여러분이 친숙할 만한 하나의 최신 사례는 현대 생명공학의 산물인 COVID-19 백신입니다. 이 접근법은 이러한 백신의 개발 속도를 높이는 데 도움이 되었습니다.

단백질 기반 치료제 및 백신

수년 동안 백신은 불활성화 바이러스를 사용하여 개발되었습니다. 이러한 약독화 바이러스를 환자에게 투여하면 체내에서 면역 반응을 유도하여 향후 그 바이러스에 대한 감염을 예방합니다. 이 접근법은 여전히 인플루엔자, 수두, 홍역, 유행성 이하선염에 효과적으로 사용되나, 과학자들이 실험실에서 바이러스를 성장시키는 데에 수 개월이 걸릴 수 있습니다.

최근 몇 년 동안, 연구원들은 바이러스가 인간 세포에 부착되어 그 내부로 침입하는 것을 방지하기 위해 솔벤텀의 필터 기술을 활용한 정제 단백질을 사용하여 백신을 개발해 왔습니다. 이러한 백신은 생바이러스 사용과 관련된 내재적 위험 없이 보다 신속하게 개발될 수 있습니다. 단백질 기반 백신에는 HPV, 대상포진, B형 간염, COVID-19 백신 등이 있습니다. 

이러한 단백질 기반 바이오의약품는 질병 치료에도 사용됩니다. “현재 가장 유망한 치료제 중 일부는 단백질 기반 약물”이라고 Jonathan은 말합니다. "제약회사들은 단백질을 만들기 위해 유전적으로 세포, 보통 동물 세포를 조작하여 단백질 약물을 만듭니다."

그는 조작된 세포가 며칠 또는 몇 주 동안 배양물에서 성장한다고 설명합니다. 해당하는 시간 이후, 이들은 세포가 만든 단백질 약물을 포함하게 되지만, 파괴된 세포로부터의 부산물, 세포가 생성한 모든 유형의 다른 단백질도 포함합니다.

프로세스 살펴보기: 단백질 기반 바이오의약품의 제조 방법

바이오의약품 제조사는 체액을 수확한 후, 세포 조각, 세포가 만든 다른 단백질, DNA 및 기타 이물질로부터 약물 단백질을 분리해야 합니다. 이는 일반적으로 순수 형태의 약물 단백질을 분리하는 15~20단계 공정입니다.

Alexei는 "바이오의약품은 환자의 몸에 직접적으로 주입되기 때문에 매우 순수해야 합니다."라고 말합니다. 알약이나 액체를 섭취할 때와 달리, 혈류로 들어가는 제약품의 경우 소화기관이 이물질을 제거하는 데 도움을 주지 못합니다.

바이오의약품은 또한 합성 물질과 비교하여 비교적 약합니다. Alexei는 "그것은 비교적 외부 요인에 민감하게 반응합니다.”라고 덧붙입니다. "열을 가하거나, 높은 pH로 처리하거나, 전단 응력을 받게할 수 없습니다. 따라서, 이러한 약물을 손상시키지 않고 정제하는 과정은 합성 약물에 비해 더 복잡합니다.” 

바이오 제조 공정의 주요 과제를 해결하기 위한 방법 

스마트 소재를 사용하여 공정단계를 줄이고 정제 단계를 더 안정적으로 만들어 제조 공정을 효율화합니다. 솔벤텀은 제약회사들이 정제 공정 개발 업무를 수행하는데 사용하는 시간을 줄이도록 도울 수 있으며, 이는 궁극적으로 백신이 환자에게 더 빨리 제공되도록 도울 수 있습니다. 

"각 제품에는 제조를 위한 특정 프로세스가 있습니다."라고 Jonathan은 말합니다. "우리의 목표는 고객을 위해 공정 프로세스를 단순화하는 것입니다. 즉, 공정 단계를 간소화하여 임상시험을 더 신속하게 진행할 수 있도록 도움을 주고 궁극적으로는 성공적인 의약품 제조를 위한 더 경제적이고 생산적인 바이오 제약 공정 프로세스를 갖추는 것입니다."

저희가 고객을 방문하면, 저희의 정제 제품이 어떻게 삶을 개선하고 생명을 구하는 데 도움이 되는지에 대해 알 수 있게 됩니다.

Jonathan Hester

솔벤텀의 기술 중 하나인 3M™ Emphaze™ AEX Hybrid Purifier는 세포 덩어리와 부산물을 간단하게 제거하기 위해 개발 되었습니다. 이에 대한 개발 작업이 시작되었을 때, 과학자들은 용해성 오염물질도 제거할 수 있다고 가정했으며, 한 번에 두 가지 기능을 수행하는 하나의 장치를 만들 수 있었습니다. 두 개의 공정 단계를 하나로 줄일 수 있습니다. 이제 기본 기술은 정제 공정 시작 시 작동하는 두 번째 제품인 3M™ Harvest RC로 확장되었습니다. 이는 단순히 세포보다 작은 기공으로 액체를 통과시키는 일반적인 방식으로 세포를 제거하는 대신, 동일한 용해성 이물질을 제거하는 동시에 세포에 달라붙어 모든 세포를 부드럽게 제거합니다. 세포에 부착되면 필요한 압력이 감소하고 세포 파손을 최소화하여 내부 이물질이 안에 더 많이 남아있게 되고 이러한 오염물질이 전세포를 통해 제거됩니다.

정제 기술의 작동 방식

파이버 매트인 부직포는 몇 가지 솔벤텀 정제 기술에 대한 핵심 요소입니다. 이들은 양전하를 띤 폴리머를 부직포에 그래프팅하여 정제 필터처럼 작용할 뿐만 아니라 음전하를 띤 입자 및 분자에 결합하는 물질을 만드는 역할도 하도록 변형됩니다. 보존하고자 하는 단백질은 보통 양전하를 띠며 대부분의 이물질은 음전하를 띠게 됩니다. 

단백질 생성물이 필터를 통과할 때, 음전하된 이물질, 즉 세포 부산물 및 DNA와 같은 용해된 이물질이 달라붙습니다. 이는 초기 공정 단계에서 더 순수한 제품을 만들어내는 데 도움을 주고, 전체 공정에서 보다 일관된 품질을 가능하게 합니다.

정제 공정에서 DNA를 조기에 제거하면 이후의 분리 공정도 훨씬 더 효과적으로 진행됩니다. 이는 많은 고객들이 공정 과정에서 다운스트림 단계를 감소시킬 수 있도록 하며, 제품의 수율을 증가시킵니다. 

궁극적 목표: 모든 사람의 건강을 개선하는 데 도움이 되는 솔루션 설계

공정 단계 감소 및 수율 증가는 잠재적으로 생명을 구할 수 있는 치료법을 더 많이 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 비용을 줄일 수 있습니다. 

Jonathan은 COVID-19가 보다 많은 사람들에게 질병이 있는 환자들이 겪고 있는 것, 즉, 치유 또는 치료를 기다리고 희망하는 것에 관한 통찰력을 제공했다고 언급합니다. "이 치료법의 개발을 가속화하기 위해 노력하고 있음을 아는 것은 우리의 모든 구성원들에게 동기를 부여합니다"라고 그는 말합니다. "우리의 바이오의약품 고객은 해결하기가 정말 어려운 문제를 가지고 있으며, 우리의 사람 중심 과학은 삶을 더 좋게 변화시킬 수 있습니다."