항체 생산은 쉽게, 악취 센서는 정밀하게…세라믹기술원 성과

진주혁신도시서 잇따라 발표

차세대 항체 대량생산 기술 개발
의약품 제조 비용 획기적 절감
저농도 악취 감지·소재 국산화

한국세라믹기술원 전경. 한국세라믹기술원 제공

경남진주혁신도시 이전 공공기관인 한국세라믹기술원이 연구성과를 잇따라 발표했다.

한국세라믹기술원 김성현 박사 연구팀은 차세대 항체 치료제의 핵심 원료인 ‘항체 단편(scFv, 미니 항체)’을 쉽고 빠르게 대량 생산할 수 있는 혁신 플랫폼 기술인 CSQ-tag를 개발했다.

‘CSQ-tag’는 만들기 까다로운 단백질의 생산 한계를 극복한 플랫폼 기술이다. 침투력이 뛰어난 ‘항체 단편(scFv, 미니 항체)’은 제조시 단백질이 쉽게 뭉치고 고가의 정제 장비가 필요해 대량 생산에 제약이 컸다.

하지만 연구팀이 새롭게 개발한 기술을 적용하면 단백질을 뭉침 없이 잘 녹게 만들고, 고가의 장비 대신 칼슘만으로 고순도 분리가 가능해 생산 효율과 경제성을 획기적으로 높일 수 있게됐다.

연구팀이 4가지 종류의 대표적인 항체 단편(anti-VEGF, anti-CD3, anti-CD19, anti-HER2)에 기술을 적용해 본 결과, 용해도가 기존 대비 1.8배(평균 83% 이상) 높아졌으며 단백질이 뭉치지 않고 잘 유지됐다.

고가의 정제 장비 대신 ‘칼슘’만으로 불순물을 걸러내 95% 이상 깨끗하게 정제할 수 있게됐고 정제 후에도 약효가 그대로 보존돼 기존 방식보다 단백질을 얻어내는 양(회수율)이 3배 이상(약 62%) 크게 늘었다.

김성현 박사는 “이번 연구는 항체 의약품 생산의 가장 큰 걸림돌이었던 공정 복잡성과 낮은 수율 문제를 동시에 해결한 것”이라며 “바이오의약품 제조 비용을 획기적으로 낮추는 생산 패러다임의 전환점이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 산업통상부에서 지원하는 한국세라믹기술원 출연사업과 중소벤처기업부 및 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

앞서 한국세라믹기술원 지상수 박사 연구팀은 기존 센서로는 탐지 불가능한 저농도 악취 입자를 정밀하게 식별할 수 있는 고감도 센서 소재 기술 국산화에 성공했다.

하·폐수 처리장에서 기존에 사용되던 악취 센서는 ‘달걀 썩은 냄새’나 ‘하수구 냄새’로 표현되는 황 성분 가스에 오래 노출될 경우 내부가 쉽게 부식돼 성능이 빠르게 떨어지고 감지 정확도가 점점 낮아지거나 센서를 자주 교체해야 하는 한계가 있었다.

지상수 박사 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 삼산화 몰리브덴 산화물 구조 내부의 산소 결함 농도를 조절해, 가스를 더 잘 붙잡으면서도 쉽게 손상되지 않도록 설계했다. 그 결과 10ppb (1억분의 1)의 아주 낮은 농도의 가스를 감지하는 능력은 유지하면서도 부식에 강한 특성을 확보했다. 이는 상용 반도체식 센서 성능 (1ppm) 수준과 비교했을 때 매우 우수했다.

실제로 30일 이상 연속으로 작동시키는 시험에서도 성능이 거의 변하지 않았으며, 하·폐수 처리장에서 직접 채취한 가스를 이용한 평가에서도 안정적으로 작동하는 것을 확인했다.

지상수 박사는 “이번 연구는 아주 낮은 농도의 악취 가스를 정확히 감지할 수 있을 뿐만 아니라 실제 현장에서도 안정적으로 작동한다는 점을 확인했다”며 “현재 수입에 의존하고 있는 악취 모니터링 센서를 국산 기술로 대체할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

진주=김해연 기자 haykim@hankyung.com