하이브리도마

[ Hybridoma ]

둘 이상의 같은 종류의 세포 또는 둘 이상의 다른 종류의 세포를 융합시켜서, 두 개의 세포의 능력을 모두 보유하고 있는 새로운 한 개의 세포를 만들 수 있다. 이렇게 만들어지는 새로운 세포를 하이브리도마(Hybridoma)라고 지칭한다. 이 하이브리도마(hybridoma) 기술은 특히 단일클론항체(모노크로날 항체, Monoclonal antibody)를 생합성하여 대량생산하는 세포를 만드는데 이용된다. 예를 들면, 특정의 항체(Antibody)를 만드는 림프구 B 세포는 특정 항원에 대한 항체를 생산하지만, 생체 밖에서는 배양이 불가능하다는 단점이 있다. 이러한 특정 항체 생산 림프구 B 세포를 무한정 세포 분열을 하는 암세포와 융합시켜서 일종의 융합된 잡종 세포인 하이브리도마(Hybridoma) 세포를 만들면 단일 클론 항체(모노크로날 항체, Monoclonal antibody)를 대량 생산하는 기술로 응용이 가능해진다.

하이브리도마 기술을 이용한 항체 생산의 예 ()

1975년 8월에 아르헨티나 출신의 유태인계 생화학자로서 영국에 귀화한 세사르 밀스테인(César Milstein)과 독일 생물학자 게오르스 쾰러(Georges Köhler)가 세포의 연속 배양을 통한 단일 클론 항체의 생산에 대하여 발표한 것이 시초이다. 세사르 밀스테인(César Milstein)은 아르헨티나 출생이지만 아르헨티나의 정치적인 불안을 피해서, 영국으로 망명하여 영국 캠브리지 대학에서 교편을 잡고 연구를 수행하고 있었다. 캠브리지 대학에 위치한 세사르 밀스테인(César Milstein)의 연구실은 항체에 대한 연구를 수행하면서도, 대표적인 혈액 종양 세포 중의 하나인 골수종 세포(myeloma cell, 미에로마 세포)에 대한 배양 노하우를 축적해 두고 있었다. 이러한 세사르 밀스테인(César Milstein)의 연구실에 게오르스 쾰러(Georges Köhler)가 1974년 포스닥으로 참여하면서, 기존 연구들을 진일보시킨 하이브리도마(Hybridoma) 세포를 활용한 단일클론항체 생산을 발표하게 된다. 그리고 9년 후인 1984년에 사르 밀스테인(César Milstein)과 게오르스 쾰러(Georges Köhler)는 영국 출신의 덴마크 면역학자인 닐스 카이 예르네(Niels Kaj Jerne)와 함께 단일 클론 항체 생산 원리에 관한 연구 공로로 노벨 생리학상 의학상을 수상하였다.

원리

하이브리도마(hybridoma) 기술은 특히 단일 항체인 모노크로날 항체를 생합성하는 세포를 만드는 데에 많이 활용된다. 구체적인 기술과 절차는 다음과 같다.

특정 항원(antigen)을 쥐에게 주사하여 그 항원에 대한 항체가 생성된다. 항체가 생성되면 쥐의 지라(비장, spleen)에서 B림프구(B-cells)를 분리해낸다. 이러한 쥐의 지라(spleen)에 들어있는 항체는 하나의 항원이 여러 개의 ‘항원 결정기’(epitope 또는 antigenic determinant)에 대응하는 여러 가지 혼합 항체이다.
분리한 B림프구(B-cells)는 특정 항원에 대한 항체 생산은 가능하지만, 생체 밖에서는 배양이 되지 않는다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여, 무한정 세포 분열을 하는 골수종 세포(myeloma cell, 미에로마 세포)와 같은 암세포와 B림프구(B-cells)를 융합시켜서 잡종세포인 하이브리도마(hybridoma)를 얻는다.
이렇게 만들어진 하이브리도마는 여러 가지 복합 항체와 융합된 여러 종류의 세포이다. 따라서, 여러 가지 종류의 하이브리도마 세포들을 종류별로 각각 분리하여 따로 배양하게 된다. 최근에는 이러한 분리에 미세유체(microfluidics)를 활용하기도 한다.¹⁾
분리된 하이브리도마 세포는 영구히 세포 분열하면서도, 동일한 단일클론항체(Monoclonal antibody)를 생산할 수 있는 세포주(Hybridoma cell line)이다. 각기 따로 순수 분리된 하이브리도마 세포들 중 특정 단일 클론 항체를 생산하는 특정 하이브리도마 세포를 대량 배양하여서 단일클론항체(Monoclonal antibody)를 생산한다.

기술의 응용

생화학적 분석(Biochemical analysis)

생산된 단일클론항체를 활용하여 생화학적 분석에 활용할 수 있다. 예를 들면 ELISA나 병의 진단 등에 활용이 가능하다.

면역치료(Immunotherapy)

암이나 면역계 질환(immune disease) 등에 면역 반응을 유발하여 치유하는 면역치료로 활용될 수 있다. 또한 약물 전달(drug delivery)이나 기관 이식(organ transplantation) 등과 관련되어서 치료용으로 활용될 수 있다.

단백질 분리(Protein purification)

단백질 분리에 활용 될 수 있으며, 특히 재조합 단백질(recombinant proteins)들을 분리하는 데에 효율적이다. 또한 생체 내에 미량 존재하는 단백질 계통의 생리활성 물질을 정제하여 치료제로 응용할 수도 있다.

하이브리도마 기술을 응용한 세포소기관 특이적인 새로운 단백질 분리의 예 ()

집필

최윤이/고려대학교

감수

하남출/서울대학교

참고문헌

1. Debs, B.E., Utharala, R., Balyasnikova, I.V., Griffiths, A.D, and Merten, C.A. 2012. Functional single-cell hybridoma screening using droplet-based microfluidics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 11570-11575.

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