수용체 점유(Receptor Occupancy)가 신약 개발에 중요한 이유
수용체 점유(Receptor Occupancy)가
신약 개발에 중요한 이유(Feat.CyTOF-XT)
수용체 점유율(Receptor Occupancy)는 단일 세포에 결합된 약물의 양과 전체 수용체의 양 사이의 비율로, 치료용 단일클론 항체에 대한 치료 반응을 나타내는 바이오마커입니다.
수용체 점유율이 중요한 이유
기존 임상에서 1상의 역할은 신약의 안전성과 약동학의 평가였으나, 시간이 지나며서 추가적인 역할이 부여되고 있습니다. 바로 신약의 조기 특성 파악입니다. 신약 개발시 다양한 요인으로 인해 개발비용은 증가하는 반면, 신약시판 허가를 받는 약물의 개수는 오히려 감소하고 있기 때문입니다. 실패한 신약의 원인을 살펴보면, 대부분은 2~3상에서 치료 효과를 보여주는 데 실패한 것이 큽니다. 이러한 상황들은 신약개발자 입장에서는 극복해야 하는 상황입니다.
이를 위해서 신약 개발과정에서 시험약물의 치료효과 등을 가급적 조기에 합리적, 과학적으로 파악하는 것이 매우 중요해지고 있으며 이를 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있습니다. 이러한 여건의 변화에 따라 1상 임상시험의 역할도 기존의 안전성 평가와 더불어 치료효과에 대한 파악으로 확장되면서, 신약의 작용 기전을 반영하는 바이오마커(mechanism based biomarker) 기술을 통해 조기 파악을 가능하게 하고자 하고 있습니다. 신약의 receptor occupancy (RO)는 이러한 목적으로 사용할 수 있는 마커 중 하나입니다. 즉 건강자원자나 환자에서 시험약물 투여 후 실제 시험약물의 작용부위로 제안된 수용체에 결합(RO)하는지를 관찰하고 더 나아가 RO의 용량 반응 곡선을 파악하여 최고 용량을 1상 단계에서 예측할 수 있습니다. 이는 2상 임상시험단계에서 대리표적(surrogate endpoint)의 용량반응 관계 관찰을 통한 Proof of concept (PoC)와 마찬가지로 신약이 실제로 조기 단계에서 치료효과가 있을 가능성이 높다고 판단하는 근거로 활용될 수 있습니다.
수용체 점유율을 보는 방법
수용체 점유율의 경우 LC/MS, FACS, CyTOF 를 통해서 볼 수 있습니다. 일반적인 workflow는 아래와 같습니다.
1.각각의 장비를 활용하여 분석 방법 개발
2.검체 수집
3.검체 분석 및 tracer level 정량화
4.점유율 계산: 점유율 계산식은 보통 아래와 같습니다.
CyTOF를 활용한 RO를 보는 것의 장점
CyTOF(Cytometry by Time-of-Flight)는 기존의 유세포 분석 기술에 비해 receptor occupancy 측정에 많은 장점을 가지고 있습니다. 대표적으로는 다중 마커 분석이 가능하여, 다양한 세포 유형 분석 가능, 기존 분석 방법 대비 높은 정확성, 그리고 자동화를 통한 분석 고요율화가 있는데요, 이를 표로 정리하면 아래와 같습니다.
위에서 언급한 LC/MS, Flow cytometry와의 장단점 비교를 표로 정리했을 때는 아래와 같습니다.
특성
Flow Cytometry
LC/MS
CyTOF-XT
측정 대상
세포 표면의 receptor
조직 내 receptor
세포 표면의 receptor
정량성
상대적 정량 가능
절대적 정량 가능
상대적 정량 가능
분석 대상
개별 세포
조직 전체
개별 세포
시료 준비
세포 분리 및 염색 필요
조직 균질화 및 전처리 필요
세포 분리 및 금속 표지 필요
분석 속도
빠른 분석 가능
상대적으로 느림
빠른 분석 가능
다중 분석
다수의 marker 동시 분석 가능
제한적인 marker 분석
다수의 marker 동시 분석 가능
민감도
높은 민감도
상대적으로 낮은 민감도
높은 민감도
비용
상대적으로 저렴
고비용
고비용
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Reference
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