항체의 Fc 기능은 아미노산 서열만으로 결정될까요?
Fc Glycosylation과 Antibody Glycoengineering

동일한 항체 서열이라도 Fc region에 결합된 glycan의 구조가 달라지면 Fc receptor interaction과 antibody effector function이 달라질 수 있습니다. 따라서 therapeutic antibody 개발에서는 Fc mutation뿐 아니라 Fc glycosylation profile 역시 중요한 분석 대상입니다.

IgG의 Fc에는 Glycan이 붙어 있습니다

IgG antibody의 Fc region에는 conserved glycosylation site가 존재하며, 대표적으로 CH2 domain의 Asn297(N297)에 N-linked glycan이 결합합니다.

중요한 점은 이 glycan이 단순한 구조적 장식이 아니라는 것입니다. Fc glycan의 조성과 구조는 Fc domain의 conformation과 Fcγ receptor interaction에 영향을 주며, 결과적으로 ADCC 및 CDC와 같은 antibody effector function에도 영향을 줄 수 있습니다.

같은 Antibody인데 왜 Glycan Profile이 달라질까요?

Glycosylation은 DNA sequence가 직접 지정하는 template-driven process가 아닙니다. 따라서 동일한 antibody sequence를 사용하더라도 생산 조건에 따라 서로 다른 glycoform이 만들어질 수 있습니다.

특히 다음과 같은 요소가 glycosylation profile에 영향을 줄 수 있습니다.

✓ Host cell line

✓ Cell culture condition

✓ Media composition

✓ Glycosyltransferase activity

✓ Production process

✓ Batch-to-batch variation

Fc Glycoform: G0 · G1 · G2 · G2S2는 무엇일까요?

Fc glycan은 terminal sugar 구성에 따라 여러 glycoform으로 구분할 수 있습니다.

특히 Fucosylation이 중요한 이유

Fc glycan의 core fucose는 therapeutic antibody 연구에서 특히 중요한 구조적 변수입니다.

Fc core fucosylation을 낮춘 afucosylated antibody는 FcγRIIIa interaction을 증가시켜 ADCC activity를 높이는 전략으로 활용될 수 있습니다.

따라서 antibody candidate를 평가할 때는 단순히 “항체가 target에 binding하는가?”뿐 아니라 어떤 Fc glycan population을 가지고 있는가도 함께 확인할 필요가 있습니다.

Glycoengineering은 무엇을 바꾸는 기술일까요?

Antibody glycoengineering은 Fc glycan을 의도적으로 조절하여 보다 균일하거나 원하는 기능을 가진 antibody population을 만드는 접근입니다.

한 가지 방법은 CHO와 같은 생산 cell의 glycosylation pathway를 조절하는 것이고, 다른 방법은 생산된 antibody의 glycan을 효소적으로 다시 구성하는 chemoenzymatic glycan remodeling입니다.

예를 들어 기존 Fc glycans을 endoglycosidase로 trimming하여 core GlcNAc를 남긴 뒤, glycosynthase를 이용해 원하는 glycan을 다시 결합시키는 방법을 사용할 수 있습니다.

Glycoengineering 이후에는 어떻게 확인할까요?

Glycan을 바꾸었다면 실제로 원하는 glycoform이 만들어졌는지 분석해야 합니다.

MALDI-TOF MS — glycan mass profile 분석

LC-MS/MS — glycopeptide 및 glycosylation characterization

HILIC-HPLC — glycan separation 및 상대적 abundance 분석

이런 분석은 glycoengineering 성공 여부뿐 아니라 antibody batch 간 glycan consistency를 평가하는 데도 활용할 수 있습니다.

Fc Mutation과 Fc Glycoengineering은 경쟁 기술일까요?

그렇지 않습니다. 두 접근은 서로 다른 층위에서 Fc function을 조절합니다.

LS · YTE와 같은 Fc mutation은 FcRn interaction과 half-life를 조절하는 데 활용되고, DLE와 같은 mutation은 Fc receptor interaction 및 effector function을 조절할 수 있습니다.

반면 Fc glycoengineering은 N297 주변의 glycan 구조를 조절하여 Fcγ receptor interaction, ADCC 및 기타 antibody properties를 조절합니다.

차세대 antibody engineering에서는 protein sequence engineering + glycan engineering을 함께 고려할 수 있습니다.

Antibody 개발 체크리스트

✓ Fc mutation이 포함되어 있는가?

✓ Fc glycosylation profile을 확인했는가?

✓ Fucosylation / galactosylation / sialylation을 확인했는가?

✓ Batch-to-batch glycan consistency를 평가했는가?

✓ ADCC 또는 CDC assay가 필요한가?

✓ Glycoengineering 전후 기능을 비교했는가?

✓ MALDI-TOF MS / LC-MS/MS / HILIC-HPLC 분석이 필요한가?

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