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BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-62

의약물질 공급 문제를 해결할 수 있는 합성생물학 기반의 미생물 공급망

◇ 팬데믹 기간 발생한 공급망 문제는 의약품 공급에도 영향을 미쳐 암 치료가 중단되기도 하였는데, 최근 합성생물학에 의해 재설계된 효모에서 항암제인 빈블라스틴(vinblastine)을 제조한 연구결과가 발표

▸주요 출처 : Nature, Engineered yeast brews precursors of anticancer drug vinblastine, 2022.8.31

■ 팬데믹 기간 공급망 문제는 의약품 공급에도 영향을 미쳐 암 치료가 중단되는 상황이 발생

○ 2019∼21년 항암제인 빈블라스틴(vinblastine)과 빈크리스틴(vincristine)의 부족으로 인해 대체 의약품이 없는 상황에서 많은 어린이와 성인의 암 치료가 중단

※ 이 항암제는 Madagascar periwinkle(Catharanthus roseus)라는 식물에서 추출한 monoterpene indole alkaloids(MIA)인 catharanthine과 vinca alkaloids인 vindoline을 화학적으로 결합하여 생산

- 모든 식물 유래 천연물질과 마찬가지로 빈카 알칼로이드(vinca alkaloids)의 공급은 식물 질병, 자연재해, 감염병 및 글로벌 물류 중단과 같은 요인에 취약

■ 합성생물학은 재생가능한 자원을 사용하여 운송 연료 및 유용한 화학물질을 생산함으로써 보다 지속가능한 경제를 창출할 수 있는 잠재력 보유

○ 천연물질의 구조적 복잡성은 기존의 화학합성 보다 미생물 합성으로 구현하기가 더 쉬움

- 항말라리아제인 아르테미시닌(artemisinin), 오피오이드(opioid) 진통제, 의약용 대마(cannabinoids) 등 현재 식물에서 공급되는 필수 의약품이 유전적으로 재설계된 효모에 의해 생산될 수 있다는 중요한 연구결과가 발표

○ 유사한 접근 방식을 사용하여 C. roseus의 vinblastine 생합성 경로를 효모 안에 재설계하여 vinca alkaloids 제조한 연구결과*가 발표

* Nature, A microbial supply chain for production of the anti-cancer drug vinblastine, 2022.8.31

※ 연구에 사용된 효모(Saccharomyces cerevisiae)는 설탕, 아미노산과 같은 저렴하고 재생가능한 기질을 사용하여 산업 규모의 발효기에서 성장 가능한 특징을 보유

- vinblastine 생합성 경로는 31단계로 매우 복잡하므로 작업의 단순화를 위해 경로를 3개의 모듈로 나누어 효모를 만든 뒤, 3개 모듈을 모두 포함하는 최종 균주를 제작

- 최종 균주는 식물 유래 34개 유전자를 포함하여 56개의 유전자를 편집 하였고, 전구체 생산 역량을 개선하기 위해 효모 자체 10개의 유전자를 결실, knock-down 또는 과발현하도록 재설계

< 이번 연구의 타겟이었던 항암제 빈블라스틴(vinblastine)의 화학적 구조 >

출처 : Nature, Engineered yeast brews precursors of anticancer drug vinblastine, 2022.8.31

...................(계속)

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