인간 TNF-α 및 중화 단백질 사이의 복합체 형성 및 결합부위 비교 분석 연구

Abstract

TNF-α 중화 단백질을 통한 Tumor necrosis factor-alpha (TNFα)의 중화 치료법은 류마티스 관절염, psoriasis 그리고 Crohn's disease 등과 같은 여러 자가면역질환의 치료에 있어 큰 실효를 거두고 있다. 그러나 임상적으로 승인된 TNF-α 중화 단백질, 특히 Etanercept(Enbrel),, Infliximab(Remicade) 와 TNF-α 간의 복합체에 대해서 항원 결합부위 및 결합 특성에 관한 연구는 많이 진행되지 않고 있다. 본 연구에서는 TNF-α 중화 단백질 (Etanercept, Infliximab, 및 YHB1411-2) 의 TNF-α에 대한 항원 결정 부위를 밝혀내었고, 최초로 그 복합체의 binding stoichiometry 및 그 size 를 규명하였다. 세 중화 단백질의 TNF-α 에 대한 결합 부위는 순차적인 실험, 즉, 경쟁적 결합 실험, 효모세포 표면에 발현된 TNF-α를 이용한 fragmentations, loop mutations, 그리고 single-point mutations 에 관한 실험을 통하여 밝혀내었고, 그 후 surface plasmon resonance 기술을 사용, soluble 하게 정제된 TNF-α 변이체를 통해 다시한번 그 결합 부위를 검증하였다. Size-exclusion chromatography 와 dynamic light scattering 을 통한 분석 실험을 통해서는 3가지 중화 단백질이 TNF-α 와 그 크기와 조성에 있어서 서로 다른 형태의 열역학적으로 안정한 복합체를 이루고 있다는 것 또한 밝혀내었다. 항원 결정 부위에 관한 실험과 항원-항체 복합체에 관한 실험에 근거한 binding geometry 분석을 통하여 한 분자의 Etanercept 과 한 분자의 trimeric TNF-α, 6 분자의 Infliximab 와 3 분자의 trimeric TNF-α, 그리고 4 분자의 YHB1411-2 와 2 분자의 trimeric TNF-α 가 열역학적으로 가장 안정하게 결합한다는 것을 알 수 있었다. Soluble 상태에서 TNF-α 중화 단백질과 TNF-α 복합체의 고유한 특성은 세 가지 TNF-α 중화 단백질들의 TNF-α 중화 작용과 pharmacokinetic profiles 을 이해하는데 있어 큰 공헌을 하리라 예상된다.