본문내용
1. 항체 (Antibody)
1.1. 항체 (antibody, Ab)의 정의
항체(antibody, Ab)는 항원과 결합하는 단백질이다. 항체는 혈액과 체액에 녹아있는 면역글로부린(immunoglobulin, Ig)으로, B 림프구의 세포표면에 결합되어 있는 형태와 세포 밖으로 분비되는 형태로 존재한다. 항체는 항원수용체(antigen receptor)로 작용하여 B 림프구가 항원과 반응할 수 있게 해주며, 분비된 항체는 항원과 결합하여 항원의 작용을 방해하거나 항원이 제거되도록 유도한다. 따라서 항체는 항원과 결합하는 단백질로, 혈액과 체액에 녹아있는 면역글로부린의 형태와 B 림프구의 세포표면에 결합되어 있는 형태로 존재한다.
1.2. 표면 면역글로부린 (surface immunoglobulin)
B 림프구의 세포표면에 결합되어 있는 항체는 항원수용체 (antigen receptor)로 작용한다. B 림프구는 세포표면의 항체단백질 즉 면역글로부린을 이용하여 항원과 반응하게 되며, 특정한 항원과 반응한 B 림프구 클론은 플라즈마세포 (plasma cell)로 분화되어 자신이 세포표면에 가지고 있던 것과 똑 같은 항체를 세포 밖으로 분비한다. 분비된 항체는 항원과 결합하여 항원의 작용을 방해하거나, 항원이 제거되도록 유도한다.
1.3. B 림프구의 항체 생산
B 림프구는 세포표면의 항체단백질 즉 면역글로부린을 이용하여 항원과 반응하게 되며, 특정한 항원과 반응한 B 림프구 클론은 플라즈마세포 (plasma cell)로 분화되어 자신이 세포표면에 가지고 있던 것과 똑 같은 항체를 세포 밖으로 분비한다. 분비된 항체는 항원과 결합하여 항원의 작용을 방해하거나, 항원이 제거되도록 유도한다.
2. 다클론 항체와 단클론 항체
2.1. 항혈청 (antiserum)
항혈청 (antiserum)은 항원을 주사받은 생물체의 혈청에 해당 항원에 대한 항체가 존재하는 것을 말한다. 즉, 항원을 주사받은 생물체의 혈액에서 분리한 혈청에는 그 항원에 특이적으로 결합하는 다양한 항체들이 포함되어 있다. 이렇게 얻어진 항혈청 속에는 여러 종류의 항체가 존재하지만, 전체적으로는 그 항원에 대하여 특이적인 반응을 나타낸다.
항혈청은 주로 혈청학 (serology)에 이용된다. 혈청학은 혈액 속의 여러 성분을 이용하여 질병이나 감염 여부를 판단하는 기법이다. 따라서 특정한 항원에 대한 항체가 포함된 항혈청은 혈청학적 진단에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 환자의 혈청에 특정 병원균에 대한 항체가 존재한다면 그 환자가 그 병원균에 감염되었거나 과거에 감염되었음을 알 수 있다.
이처럼 항혈청은 여러 종류의 항체들이 섞여 있는 것이 특징이며, 이를 다클론 항체 (polyclonal antibody)라고 한다. 다클론 항체는 단일한 항원에 반응하는 여러 다른 B 림프구 클론에서 유래된 항체들이 모여있는 것이다.
2.2. 다클론 항체 (polyclonal antibody)
다클론 항체(polyclonal antibody)는 항원에 대하여 여러 개의 항체가 생성되는 것을 말한다. 항원이 체내로 들어오면 이를 인지한 B 림프구의 다양한 클론이 활성화되어 각각 다른 항원 결정 기를 가진 항체를 만들게 된다. 결과적으로 하나의 항원에 대하여 여러 개의 항체가 생성되는데, 이를 다클론 항체라고 한다.
일반적으로 항원을 주사받은 생물의 혈청 속에는 이러한 다양한 항체들이 존재하게 된다. 이렇게 항원을 주사 받은 생물의 혈청을 항혈청(antiserum)이라고 한다. 항혈청 속에는 여러 항체가 존재하지만, 전체적으로 그 항원에 대하여 특이적이다. 이러한 항혈청은 혈청학(serology)에 널리 이용된다.
다클론 항체는 단일 B 림프구 클론에서 유래한 단일클론 항체와 달리 여러 B 림프구 클론에서 유래하기 때문에 항원 결정기에 대한 특이성이 다양하다. 이로 인해 다클론 항체는 단일클론 항체에 비해 넓은 범위의 항원 결정기를 인식할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 단일클론 항체와 달리 다클론 항체는 원하지 않는 항원 결정기에도 반응할 수 있다는 단점이 있다.
따라서 다클론 항체는 항원의 존재 여부를 확인하는 데 유용하지만, 특정 항원을 정제하거나 특정 항원에 대한 연구를 수행할 때에는 단일클론 항체가 더 적합할 수 있다. 이처럼 다클론 항체와 단일클론 항체는 각각 장단점이 있어 연구 목적에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
2.3. 단클론 항체 (monoclonal antibody)
단클론 항체 (monoclonal antibody)는 하나의 B 림프구 클론으로부터 얻어지는 한 가지 항원 특이성을 가진 항체이다.
다클론 항체(polyclonal antibody)는 항원에 대하여 여러 개 B림프구 클론들이 활성화되어 생산한 항체의 모임이지만, 단클론 항체는 하나의 B 림프구 클론으로부터 얻어지는 한 가지 항원 특이성을 가진 항체이다. 이는 Kohler와 Milstein이 1975년에 개발한 hybridoma 방법을 통해 가능해졌다.
hybridoma는 항체 생산 B 림프구와 myeloma 세포를 융합하여 얻은 세포로, myeloma 세포의 성장능력과 B 림프구의 항체 생산능력을 동시에 가지고 있다. 이러한 hybridoma 세포 중에서 원하는 항체를 생산하는 세포를 선별하면 손쉽게 단클론 항체를 얻을 수 있다.
단클론 항체 생산 과정을 살펴보면, 먼저 항원을 주사하여 그 항원에 반응하는 B 림프구의 수를 늘리고, 이들 B 림프구를 myeloma 세포와 융합시킨다. 그리고 HAT 배지에서 배양하여 myeloma 세포와 B 림프구만이 융합된 hybridoma 세포를 선별한다. 이렇게 얻어진 hybridoma 세포 중에서 원하는 항체를 생산하는 세포를 골라내어 배양하면 단클론 항체를 얻을 수 있다.
단클론 항체는 다클론 항체에 비해 항원에 대한 특이성이 매우 높고, 균일한 성질을 가지고 있어 면역진단, 면역치료, 항원 및 항체 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 예를 들어 암 진단 및 치료, 단백질 분리, FACS 세포 분석 등에 이용되고 있다. 또한 재조합 DNA 기술을 이용하여 항체를 합성하거나, 새로운 기능을 가진 heteroconjugate 항체, abzyme 항체 등의 개발에도 활용되고 있다.
이처럼 단클론 항체 기술은 항체 연구 및 응용 분야에 혁신적인 발전을 가져왔으며, 의학과 생명과학 분야에서 다양하게 활용되고 있다."
3. 하이브리도마 (hybridoma)의 제조
3.1. 하이브리도마 제조 과정
하이브리도마 제조 과정은 다음과 같다. 생쥐에 원하는 항원을 주사하여 그 항원과 반응하는 B 림프구를 얻은 후, 이들 B 림프구를 배양한 myeloma 세포와 융합시킨다. 융합된 세포를 hypoxanthin, aminopterine, 그리고 thymidine이 첨가되어 있는 배지(HAT medium)에서 배양하여 myeloma와 B 림프구만이 융합된 세포(hybridoma)를 선택한다. 그리고 얻어진 hybridoma 세포 중에서 원하는 항체를 생산하는 세포를 선별(screening)한다. 이렇게 하여 단일클론 항체를 제조할 수 있다.
3.2. 하이브리도마 선택의 원리
융합되지 않은 B 림프구나 B 림프구끼리 융합된 세포들은 어느 정도 배양시간이 지나면 모두 죽어 버리므로 자연히 없어지게 된다. 그러나 융합되지 않은 myeloma 세포나 myeloma 세포끼리 융합된 세포들은 여전히 시험관에서 잘 자라기 때문에 myeloma와 B 림프구가 융합된 hybridoma 와 같이 자라게되면 이들 myeloma 세포 같이 자라게 되어 hybridoma 세포를 얻기가 어렵게 된다. 따라서 항체를 생산하지 못하게 만든 myeloma 세포에 다시 한 번 돌연변이를 유도하여, 이들 돌연변이된 myeloma 세포가 aminopterine이 들어 있는 배지에서 성장할 수 없도록 만든다. 이러한 돌연변이체 myeloma 세포는 aminopterine과 thymidine, hypoxantine이 함유된 배지 (HAT medium)에서 성장할 수 없지만, myeloma 세포와 B 림프구와 융합되어 얻어진 hybridoma 세포에는 B 림프구가 제공한 정상적인 TK나 HGPRT 효소가 있기 때문에, 이 배지에서 hybridoma 세포만이 성장을 계속할 수 있는 것이다. 반면에, myeloma 세포와 융합되지 않은 B 림프구들은 시험관에서 계속하여 자랄 수 없는 세포들이기 때문에, 배양하다 보면 자연히 죽어나가게 된다. 이와 같이 HAT이 들어있는 배지에서는 자연히 myeloma와 B 림프구가 융합된 hybridoma만이 성장하게 되는 것이다.
3.3. HAT 배지를 이용한 선별
HAT 배지를 이용한 선별은 하이브리도마 세포를 선별하는 데 있어 매우 중요한 역할을 한다. HAT 배지...
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