어드밴스드 펑셔널 머터리얼스 발표, “ 홍합접착단백질의 접착력과 항체결합단백질의 항체결합력 융합”

홍합접착단백질의 뛰어난 접착력과 항체결합단백질의 항체결합력을 융합하여 항체를 항원이 존재하는 다양한 표면에 딱 맞게 효율적으로 고정시킬 수 있는 ‘고기능성 항체 고정화용 링커(BC-MAP)’가 국내 연구진에 의해 개발되었다.
* 항체결합단백질 : 항체의 변형 없이 항체의 Fc 부분(항체 Y의 끝 부분)과 높은 친화력으로 결합하는 특징이 있고, 프로틴 A, 프로틴 G, 프로틴 L 등 3가지가 밝혀져 있음.
포스텍 차형준 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 수행되었고, 연구 결과는 신소재 분야의 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 온라인 속보(8월 31일)에 게재되었다. 또한 논문의 독창성 등을 인정받아 표지논문으로 발표될 예정이다.
(논문명 : A mussel adhesive protein fused with the BC domain of protein A is a functional linker material that efficiently immobilizes antibodies onto diverse surfaces)

차형준 교수 연구팀은 홍합에서 분비되는 접착단백질이 다양한 표면에 손쉽게 부착될 수 있다는 점과 항체결합단백질이 항체의 Fc 부분과 잘 결합한다는 점에 착안하여, 항체를 전(前)처리 과정 없이 다양한 표면에 항원이 존재하는 표면에 딱 맞게 효율적으로 고정시킬 수 있는 ‘차세대 고기능성 항체 고정화용 링커’를 개발하였다.
면역센서에서 항체를 항원이 존재하는 고체기질 표면에 효율적으로 고정화하는 것은 매우 중요하다.
지금까지 항체를 표면에 고정하기 위해 많은 방법들이 개발되었다. 초기에는 항체의 물리적 흡착과 화학적 변형을 통해서 직접적으로 표면에 고정하였으나, 이 방법은 항체의 무작위적인 결합 또는 항체 활성(항원과 결합할 수 있는 능력)의 감소와 같은 단점들이 나타났다. 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 항체와 결합할 수 있는 단백질들을 링커로 사용하는 방법들이 고안되었지만, 이 단백질들을 표면에 효율적으로 고정하는 것이 또 다른 문제였다. 화학적인 방법으로 항체결합단백질 표면과 결합할 수 있는 방법도 개발되었으나, 항체의 Fc부분에 결합할 수 있는 능력을 감소시킨다는 문제점이 발생하였다.
최근에는 기존 항체 고정화 방법들의 단점과 문제점들을 해결하기 위해 항체결합단백질에 유전공학적인 방법들을 도입하고 있다. 그러나 이 방법은 항체결합단백질의 활성을 감소시키지 않고 항체를 효율적으로 고정할 수 있는 장점이 있지만, 오직 특정 표면에만 항체를 고정시킬 수 있는 한계가 있었다.
차 교수팀은 홍합접착단백질을 항체결합단백질을 구성하는 도메인들에 결합하는 유전재설계를 통해 항체를 효율적으로 다양한 표면에 고정하는 신개념 항체 표면 고정화용 링커 개발에 성공하였다.

차형준 교수팀이 개발한 기능성 항체 고정화용 링커는 항체결합단백질로만 이루어진 기존의 항체 고정화용 링커보다 항체 고정화율이 6~10배 이상 높은 것으로 나타났다.
차 교수팀은 홍합접착단백질(MAP)을 항체결합단백질의 구성 도메인들 중 B와 C의 두 도메인에 도입하여 전처리 과정 없이 다양한 표면에 항체를 효율적으로 고정할 수 있는 융합단백질 기반 항체 고정화용 링커(BC-MAP)를 만들었다. 
이 항체 고정화용 링커는 홍합접착단백질의 접착력에 기반을 두어 특정 표면을 만들기 위한 전처리 과정 없이 다양한 표면(유리, 플라스틱, 금속)에 효율적으로 코팅되고 항체결합단백질의 능력에 의해 항체를 항원이 존재하는 표면에 딱 맞게 고정할 수 있다는 사실을 확인하였다.

또한 연구팀은 개발된 기능성 항체 고정화용 링커를 이용해 제작한 면역센서에서 항체와 항원 간의 상호작용과 특이성을 확인함으로써 이 항체 고정화용 링커를 이용해 다양한 표면을 기반으로 한 면역센서 개발의 가능성을 확인하였다.
연구팀은 항체 고정화용 링커를 이용해 제작한 유리 슬라이드 기반의 면역센서를 통해 항체와 항원 간의 상호작용과 정량적인 분석이 가능하다는 것을 확인하였다.
또한 제작된 면역센서가 교차 반응 없이 상응하는 항원과 결합된다는 것도 확인함으로써 기능성 항체 고정화용 링커를 이용해 제작한 면역센서는 특이성을 가질 수 있다는 점을 확인하였다.

차형준 교수는 “이번 연구는 홍합접착단백질과 항체결합단백질의 결합을 통해 다양한 표면에서 항체를 효율적으로 고정할 수 있는 신개념의 항체 고정화용 링커를 개발한 원천소재기반 연구로, 임상 분야, 환경, 식품, 국방 분야 등 다방면에서 사용될 면역센서 개발에 적극 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 연구의의를 밝혔다.