동물세포 공학은 치료용 단백질, 특히 재조합 단백질의 대량 생산을 위한 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 본 연구실은 주로 중국 햄스터 난소(CHO) 세포를 이용하여 다양한 치료용 단백질, 항체, 백신 등을 생산하는 데 중점을 두고 있습니다. CHO 세포는 인간과 유사한 당화(glycosylation) 패턴을 제공할 수 있어, 치료제의 효능과 안정성을 높이는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 연구실에서는 CHO 세포의 유전자 조작, 배양 조건 최적화, 세포주 개발 등 다양한 접근법을 통해 생산성을 극대화하고 있습니다. 특히, 유전자 편집 기술(CRISPR/Cas9 등)을 활용하여 세포 내 특정 유전자(예: 항-아폽토시스 유전자, 생산성 관련 유전자 등)를 조절함으로써 세포의 생존력과 생산성을 동시에 향상시키고 있습니다. 또한, 세포주 개발 과정에서 발생하는 클론 변이(clonal variation) 문제를 해결하기 위해 표적 유전자 통합 및 고효율 선별 시스템을 도입하고 있습니다. 이를 통해 생산 효율이 높고 품질이 우수한 세포주를 신속하게 확보할 수 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장에서 요구되는 대규모 바이오의약품 생산 공정에 직접적으로 적용되고 있으며, 국내외 제약회사 및 바이오기업과의 협력을 통해 기술이전 및 상용화에도 활발히 기여하고 있습니다. 앞으로도 동물세포 공학 기반의 치료용 단백질 생산 기술은 맞춤형 의약품, 차세대 바이오의약품 개발 등 다양한 분야로 확장될 전망입니다.

치료용 단백질의 대량 생산을 위해서는 고생산성 세포주의 개발과 배양공정의 최적화가 필수적입니다. 본 연구실은 유전자 도입, 선택마커 시스템(DHFR, GS 등), CRISPR/Cas9 기반의 표적 유전자 편집 등 다양한 세포주 개발 전략을 연구하고 있습니다. 특히, 최근에는 합성생물학 및 시스템생물학적 접근을 통해 세포 내 대사경로를 분석하고, 생산성에 영향을 미치는 병목(bottleneck) 요소를 규명하여 이를 극복하는 전략을 개발하고 있습니다. 배양공정 측면에서는 온도, pH, 삼투압, 영양소 조성, 배지 첨가제(예: 포르스콜린, 리튬염, 발레르산 등) 등 다양한 배양 조건을 체계적으로 최적화하여 세포의 성장과 단백질 생산성을 극대화하고 있습니다. 또한, 배양 중 발생하는 노폐물(암모니아, 젖산 등)의 축적을 억제하고, 세포사멸(아폽토시스, 오토파지 등)을 조절함으로써 장기 배양 시에도 높은 생산성과 품질을 유지할 수 있도록 연구하고 있습니다. 이러한 세포주 개발 및 배양공정 최적화 연구는 실제 바이오의약품 산업에서 요구하는 고품질·고생산성의 치료용 단백질 생산을 실현하는 데 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 차세대 바이오의약품 생산을 위한 혁신적인 세포공장 및 공정 기술 개발에 앞장설 것입니다.

치료용 단백질 생산 과정에서 세포의 사멸(아폽토시스, 오토파지 등)은 생산성 저하와 품질 저하의 주요 원인 중 하나입니다. 본 연구실은 세포 사멸 경로를 정밀하게 조절하여 세포의 생존기간을 연장하고, 생산성을 높이는 다양한 세포공학적 전략을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 항-아폽토시스 유전자(Bcl-2, Bcl-xL 등)의 과발현, 오토파지 조절 유전자(Beclin-1 등)의 조합적 조절, 그리고 세포 내 신호전달 경로(Akt, mTOR 등)의 조작을 통해 세포의 스트레스 내성과 생산성을 동시에 향상시키고 있습니다. 또한, 세포 배양 중 발생하는 품질 저하 요인(예: 당화 이상, 단백질 변형, 노폐물 축적 등)을 최소화하기 위해 다양한 분자생물학적, 생화학적 분석기법을 활용하여 품질 관리 시스템을 구축하고 있습니다. 최근에는 프로테오믹스, 트랜스크립토믹스 등 오믹스 기반의 분석을 통해 세포 내 단백질 및 유전자 발현 변화를 정밀하게 모니터링하고, 품질 향상에 기여하는 핵심 인자를 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 고품질의 바이오의약품 생산뿐만 아니라, 세포공학적 접근을 통한 맞춤형 치료제 개발, 신약 후보물질의 생산 플랫폼 구축 등 다양한 바이오산업 분야로 확장되고 있습니다.