바이오의약품 업계를 주도하는 가장 혁신적인 트렌드 중 하나는 세포 및 유전자 요법입니다. 세포 및 유전자 치료제 개발을 위해서는 강도 높은 규제 수준을 충족하는 GMP 레벨의 생산시설이 필요하며 해당 시설의 구축에는 많은 자원과 노력의 투자가 필요합니다. 

아반토는 바이오의약품 제조사의 생산 설비 구축 및 모든 생산 단계의 최적화를 지원하며 고객사와 함께 과학 발전을 통한 더 나은 세상을 만들고자 노력하고 있습니다. 

세계적인 제약 회사 중 한 곳은 1년 이내에 세포 및 유전자 요법 개발을 위해서 본격적으로 시설을 GMP 생산 환경으로 전환하려는 목표를 세웠습니다. 질병 특화된 의약품을 개발하는 데에 오랜 경험이 있고 의약품을 상용화하는 데에 높은 평판을 가진 제약사였음에도 불구하고, 생산 환경의 전환은 별도의 기술과 전문성이 요구되는 새로운 생산 부문이었고 해당 업무를 지원할 인력과 노하우가 충분하지 않았던 상황이었습니다. 

생산 프로세스를 확장하려면 중요한 환경 제어 및 프로세스 제어 시스템을 구축해야 합니다. 또한, 재료, PPE 및 소모품 요건, 생산 지원 및 물류 프로세스와 고도의 인력을 포함한 주요 환경이 뒷받침되어야 했습니다. 

이에 아반토는 고객의 목표를 달성하기 위해 전문 지식을 제공하고, 프로젝트를 모니터링하며 지속적인 서비스를 솔루션을 제공하기로 했습니다.

아반토는 고객이 1년 이내에 기존 생산방식을 본격적인 GMP C&GT (Cell & Gene Therapy) 생산으로 전환해야 하는 과제에 대한 어려움을 인지했습니다. 우리는 전담 팀을 구성하여 고객의 생산 시스템 디자인 단계와 생산 프로세스 커미셔닝1을 설계했습니다. 아반토의 공정과정 컨설턴트는 고객이 올바른 재료, 제어 및 데이터로 효율적인 생산 작업 환경과 공정을 구축할 수 있도록 고유한 전문지식을 제공하였습니다. 또한 아반토 글로벌 팀은 설계 단계 컨설팅, 계획 및 자재 관리, 생산 준비, 환경 및 위생의 네 가지 생산 서비스 부문을 추가 지원하였습니다. 전문가들을 통해 해당 업무에 필요한 역할과 인력을 정의하여, 고객의 시간과 비용을 절약할 수 있었습니다. 

이 프로젝트를 통해 아반토는 고객이 임상 GMP C&GT (Cell & Gene Therapy)를 효율적으로 생산하실 수 있도록 도와드렸을 뿐 아니라, 의료업계의 다양한 니즈를 충족시켜 발전된 과학이 더 나은 세상을 만드는 데 기여했습니다.

아반토의 GMP C&GT (Cell & Gene Therapy) 전문 지식을 활용하여, 고객은 공정 과정과 각 작업 단계의 요구사항을 파악하였으며, 영구 자원을 확보하고 불필요한 노동력의 낭비를 예방하였습니다.

아반토에 의해 설계된 린(Lean) 생산은 5명 분의 노동력을 절약할 수 있었습니다. 이는 디지털 통합 기능을 활용하여 진행되었습니다. 뿐만 아니라, 혹시나 모를 위험을 대비하고 프로세스 연속성을 보장하기 위해 양식 기반 수동 프로세스 또한 개발되었습니다. 이는 고객의 디지털 시스템 중 일부가 타임라인을 충족시키지 못할 때에 C&GT (Cell & Gene Therapy)를 정시에 생산하기 위해 활용되었습니다.

또한, 아반토의 바이오파마 및 소모품, 주요 환경 제품 전문가는 고객의 소모품 및 제조 BOM(Bill of Material)을 지원할 수 있도록 턴키 제품 목록을 제공하고 린(Lean) 운영을 위한 재고관리를 도와드렸습니다. 우리의 Single-use 솔루션 팀은 47가지의 Single-use를 저렴한 멸균 어셈블리로 변경하는 것을 고려하실 수 있도록 상담했으며, 이는 매년 수 백만 달러를 절약가능할 것으로 기대되었습니다.

통제된 사전 생산 키트 / 세팅 및 재료 멸균 과정은 지속 가능한 프로세스르 구축되어 기초 생산 작업의 비용을 감소시킬 수 있습니다. 재료 주문, 재료 발행, 샘플 물류, 생산지원 서비스 및 기타 보조작업을 수행하기 위해 4명의 서비스 직원으로 구성된 팀이 배치되었고, 아반토가 개발한 SOP 에 따라 솔루션을 제공해드렸습니다.

실험실 연구에서 본격적인 생산에 이르기까지의 풍부한 경험을 바탕으로, 아반토는 고객이 삶을 변화시키는 치료법을 개발할 수 있도록 지원해드립니다. 당사는 제약회사와 바이오파마 회사가 거쳐야하는 복잡한 문제를 해결하여 생산성과 효율성을 향상시켜드리며 과학의 혁신을 가속화합니다.

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아반토코리아 연구소 황원현 수석연구원 검수

DNA 복제 기법인 PCR(Polymerase Chain Reaction)은 소량의 DNA를 대량으로 증폭시키는 중합효소연쇄반응 입니다. 이 PCR을 통해 DNA의 원하는 부분만을 선택하여 복제할 수 있게 됩니다. PCR의 주요 3가지 단계에는 DNA의 변성과 프라이머의 결합, DNA의 Extension 이 속합니다.

PCR(Polymerase Chain Reaction)을 진행하기 위해 필요한 재료들

• 증폭할 DNA

• Primer(프라이머)

• Taq 효소 : DNA를 중합 시켜주는 효소

• dNTP : DNA를 만들기 위한 재료(디옥시리보뉴클레오타이드), dATP, dTTP, dGTP, dCTP가 있습니다.

• Taq 효소를 위한 버퍼 : 완충작용을 합니다.

PCR(Polymerase Chain Reaction) 단계 별 프로세스

1) DNA의 변성 (Denaturation)

: DNA는 이중나선구조로 이루어져 있습니다. DNA 가닥을 복제하기 위해선 단일 가닥으로 분리시키는 과정이 필요합니다. 

두 가닥의 DNA는 각각의 가닥 안쪽의 염기 사이의 수소결합으로 붙어 있으며, 염기쌍들은 물과 친하지 않은 소수성으로 옆의 DNA들과 소수성 상호작용을 하여 나선구조로 축적됩니다. 이 이중나선구조의 DNA에 열을 가하게 되면 두 가닥이 분리 되게 되어 DNA를 복제할 수 있는 기본틀인 한 가닥의 DNA를 얻게 됩니다.

DNA의 Denaturation은 보통 92°C~95°C 사이에서 진행합니다. 온도가 높을 수록 한 가닥으로 잘 분리되지만, 세 번째 과정인 DNA의 신장과정에서 사용할 Taq 중합효소는 단백질이기 때문에 높은 온도에서 변성될 수 있으므로, 적절한 온도에서 DNA를 Denaturation 시켜 줍니다.

2) 프라이머 결합 (Annealing)

: 프라이머(Primer)는 DNA 복제의 시작점에 결합하는 작은 DNA 조각으로 이해할 수 있습니다. 복제하길 원하는 DNA의 부위의 서열과 상보적인 DNA의 서열로 이루어져 있습니다. 

DNA는 A,T,G,C의 네 가지 염기서열로 이루어져 있는데, 이중 A와 T가 두개의 수소결합으로 결합하며 G와 C가 세개의 수소결합으로 결합하므로, G와 C 사이의 결합이 A와 T의 결합보다 강하게 됩니다.

따라서 원하는 시작부위에 결합할 프라이머를 선택할 때, 결합력을 조절하기 위해 G와 C비율이 50%정도가 되는 프라이머를 이용하게 됩니다.

프라이머 결합은 보통 50°C~65°C 사이에서 진행합니다.

3) DNA의 신장 (Extension)

: 원하는 부위에 프라이머가 결합하면 이제 DNA의 재료인 dATP, dTTP, dGTP, dCTP로 주형 DNA를 따라 상보적인 새로운 DNA가닥을 만들어 나가게 됩니다. 이렇게 새로운 DNA가 신장되는 과정을 DNA의 Extension 과정이라 합니다.

그리고 DNA의 재료들인 dATP, dTTP, dGTP, dCTP를 원래의 DNA에 따라서 붙여주는 효소를 DNA 중합효소(Taq중합효소)라고 부릅니다.

DNA 신장 과정은 70°C~74°C에서 진행합니다.

이 과정을 20회에서 40회 정도 반복하여 DNA를 증폭하게 됩니다.

PCR 과정에 필요한 버퍼부터 소모품인 tube까지 모든 과정을 지원할 수 있는 제품들을 kr.vwr.com에서 확인하세요!

백신은 불활성화한 병원체를 인체에 주입해서 면역체계를 활성화시켜 감염을 예방하는 면역 치료법입니다. 감염성 질병의 원인인 병원체가 치료제가 되기까지 어떠한 과정을 거쳐야 할까요?

아반토는 백신의 품질과 완전성을 극대화하는 솔루션을 제공합니다.

<배양 공정 과정>

1. 항원의 생성

 백신을 생산하기 위해서는 면역 반응을 유발할 항원을 생성해야 합니다. 항원은 병원균의 단백질 또는 DNA에서부터 만들어낼 수 있습니다. 포유류 세포주를 사용하여 병원균의 단백질 혹은 DNA를 배양 및 채취하고, 효모 또는 박테리아에 주입하여 세포배양액에서 성장시키는 단계를 거쳐 면역 반응을 유발가능한 항원을 증식합니다.

2. 항원의 분비 및 분리

 바이러스나 박테리아에서부터 가능한한 많은 재조합단백질을 방출해야 합니다. 이 재조합 단백질은 병원균으로부터 파생된 항원입니다. 항원은 세포에서 방출되어야 하며, 방출되어 떠다니는 배지 내에서도 분리되어야 합니다.

 이러한 세포의 증식에 있어서 풍부한 성장 보충제와 배지 구성요소 그리고 생물반응기에서 증식에 필요한 배양 플라스크와 쉐이커 플랫폼, 롤러보틀 및 롤러보틀 랙, 거대한 생물반응기에서 세포배양이 가능하도록 하는 멸균장치와 마이크로캐리어가 필요합니다.

<정제 공정 과정>

3. 정제과정

방출된 항원은 단백질의 물리화학적 특성, 결합친화성, 크기 등의 차이를 이용하여 정제됩니다.

4. 구성요소의 추가

 수용자의 면역 반응을 향상시키는 보조제를 추가하게 됩니다. 또한, 잠재적인 호환성 물질과 비호환성 물질의 상호작용을 파악하여 복합적인 백신을 개발하게 됩니다. 최종적으로, 백신을 구성하는 모든 성분을 바이알 또는 주사기에 주입하여 균일하게 조합하고 혼합합니다.

 백신의 농축 및 정제를 위한 다운스트림 과정 동안 백신의 순도와 효능을 일관되게 유지하는 것이 중요합니다. 이때에는 낮은 pH, 저염/고염, 등가교정 및 완충장치의 매우 안정적인 버퍼 구소요소가 필요합니다.

 아반토는 백신 제조의 제품 개발, 전임상 및 임상과 상용화 단계의 모든 과정에서 광범위한 원료와 재료들을 제공합니다. 고순도의 특수화학제품을 공급하는 아반토의 브랜드인, J.T. Baker의 크로마토그래피 매체는 정제 공정의 효율을 높여 제품 수율을 높이고 불순물을 제거하여 순도를 향상시킵니다. 

아반토는 세포 배양 단계에서 사용되는 다양한 화학물질과 상호 화학작용의 심층적인 이해로, 이후 업스트림, 다운스트림과 마지막 단계인 필앤피니쉬 과정 전반에 걸쳐 백신의 품질과 완전성을 보장합니다.