바이오인

락토페린(Lactoferrin)

자연 상태에서는 젖소의 초유와 사람의 초유에만 들어 있는 강력한 항바이러스, 항균성 물질이다. 철분이 결합된 단백질로서 철분을 화합하고 유리하는 중요한 기능을 한다.

즉 흡수된 철분과 결합함으로써 세균 번식에 필요한 철분 공급을 차단하여 세균 번식을 억제하고 결합된 철분은 체내 모든 세포에 산소를 공급하는 촉매 작용을 한다. 질병 감염ㆍ악성 종양ㆍ에이즈ㆍ암의 예방 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

우리나라가 지난 92년 분유에 첨가하기 위해 수입한 락토페린 정 제는 60여억원 어치나 된다고 한다. 인체 락토페린의 세계 잠재시장 규모는 1백71억달러 수준이다. 락토페린은 면역기능 외에 세포증식, 감염부 위 염증 억제 등의 효과가 있어 안약과 임상영양제 등에 많이 쓰이고 있다. 현재 산업계에서는 인체 락토페린 대용으로 우유에서 락토페린 을 정제하고 있으나 추가비용이 많이 든다고 한다.

미국 FDA는 락토페린을 육류에 분무하여 대장균 O157:H7 같은 병원성 세균의 번식을 막을뿐 아니라 인체에도 안전하다고 발표했다.

aLF벤처社 연구팀은 락토페린을 소고기 표면에 분무함으로써 대장균 살모넬라 캄필로박터등 병원성 세균의 접근을 막을수 있었다고 발표하고 조만간 락토페린을 시판할 예정이라고 밝혔다.

aLF벤처는 이미 FDA가 자사의 락토페린 안전성 입증자료를 승인했으며 우유 알러지환자도 락토페린에는 안전함을 밝힐 추가 자료도 제출한 상태라고 설명했다.

FDA의 레스터 크로포드 차장은 “혁신적 기술은 미국내 신선한 식품공급을 가능케하는 결정적 자본”이라며 “안전한 식품 공급을 위해 과학적 연구와 신기술 개발을 지속적으로 장려해야 한다”고 강조했다.

신장 기능장애와 사망까지도 일으킬수있는 대장균 O157:H7은 미국에서만 연간 7600만건의 식중독을 일으키는 가장 위험한 24개 세균중 하나다.

한편, 국내 이지바이오(주)는 항암 효과가 있는 재조합 한우 락토페린에 대한 특허를 취득했다고 16일 공시를 통해 밝혔다. 다음은 공시 원문이다.

1. 특허권자 :주식회사 이지바이오시스템, 성창근
2. 특허의 신청 및 등록 출원일 : 1999년 11월 12일 취득일 2003년 09월 15일
3. 특허의 명칭 : 한우 유래 락토페린 발현용 재조합 곰팡이 균주 및 이로부터얻은 재조합 한우 락토페린

4. 특허내용 : 본 발명은 재조합 곰팡이 균주를 이용한 락토페린 대량생산에 관한 내용으로, 천연 생리활성물질인 락토페린 유전자를 우리나라 고유의 한우에서 분리, 곰팡이 균주에 삽입시킴으로써 미생물에서 대량으로 락토페린을 생산하고자 하였다.

락토페린은 철분이 결합된 단백질로서, 산모의 초유에 존재하는 천연면역물질이며 강력한 항바이러스, 항균작용으로 분유첨가제, 의약품, 화장품 등에 이용되고 있다.

최근에는 질병 감염, 악성종양, 에이즈, 암의 예방 역할을 하는 것으로 알려져 많은 관심을 끌고 있다. 우유 단백질 락토페린이 육류의 병원성 세균 오염을 막는 효과가 있음이 밝혀졌다.

한편, 모유 비슷한 우유생산 유전공학 송아지 탄생으로 이슈가 되었던 락토페린 생산 송아지에 관한 내용이다.

모유에는 락토페린, 라이소자임, 면역글로불린 같은 면역기능을 강화 시켜 주는 물질이 풍부하기 때문. 이 세가지 성분은 우유보다 모유에 월등히 많다. 락토페린은 모유 1ℓ에 1.4g이 함유돼 우유(0.1g)보다 최소한 14배가 많다.

생명공학연구소는 4일 모유처럼 락토페린이 풍부한 우유를 생산하 는 젖소가 우리나라에서도 탄생한다고 발표했다. 이 연구소 이경광 박사팀은 기업-대학과 공동연구 끝에 유전공학 기법으로 형질을 전환 시킨 수송아지를 낳는데 성공했다고 발표했다.

작년 11월에 태어난 이 송아지는 락토페린이 많은 우유를 생산하는 젖소의 시조가 된다. 연구팀은 이 송아지가 12개월 정도 더 자라 대량번식에 이용되면 앞으로 태어날 송아지의 절반이 락토페린 우유를 생산하는 송아지가 된다고 밝혔다.

따라서 4∼5년 뒤면 젖소에서도 모유처럼 인체 락토페린이 풍부한 우유를 얻을 수 있다는 것. 형질전환 젖소에서 짜는 우유에는 대략 ℓ당 1g 이상의 인체 락토페린이 포함될 것으로 연구팀은 전망했다.

연구팀은 92년부터 모두 27억원의 연구비를 들여 「인체 유용 단백 질을 대량 생산하는 형질전환 동물개발」을 시작했다. 이박사는 『인체 락토페린 생산용 젖소 개발은 네덜란드에 이어 세계 2번째이며, 수정란 동결방법을 이용해 형질전환 젖소가 탄생하기는 세계최초』라고 밝 혔다.

형질전환 동물이란 유전공학 기법으로 어떤 동물의 염색체에다 외래 유전자를 재조합, 형질의 일부를 변화시킨 동물을 말한다. 이런 방식으로 개발된 동-식물은 인간에게 필요한 고부가가치 물질을 생산 해주기 때문에 「살아있는 공장」 생체반응기 역할을 한다.

백신같은 의약품을 개발할 때는 별도의 정제과정이 필요없어 대단히 싼 값으로 원하는 물질을 얻을 수 있다. 이 방법은 지난 80년 미국의 고든에 의해 개발된 최신 기술이다.

국내 1호 형질전환젖소..경제성 없다

'보람이' 연구팀, 10년간 연구결과 보고
국내 1호 형질전환 젖소인 `보람이'에서 `모유(母乳) 같은 우유'를 생산하는 사업이 경제성이 없어 산업화가 불가능하다는 최종 결론이 내려졌다.

이 같은 연구결과는 인체에 유용한 고부가가치 물질을 동물에서 얻기 위한 형질전환. 복제동물 연구가 국가적으로 확산되고 있는 가운데 나온 것이어서 주목된다.

14일 과학기술부에 따르면 한국생명공학연구원 이경광 박사팀은 최근 종료된 선도기술개발사업 최종보고서를 통해 지난 92년부터 10년에 걸친 연구 결과, 보람이의우유에 함유된 모유성분(인체 락로페린)이 적어, 산업화가 불가능하다고 밝혔다.

그러나 이 박사팀은 앞으로 1∼2년 더 연구를 진행한다면 그동안 축적된 기반기술을 바탕으로, 경제성을 확보할 수 있다고 덧붙였다.

보람이는 생명공학연구원, 한국과학기술원(KAIST), ㈜두산 동물생명공학연구소연구팀이 과학기술부로부터 연구비 지원을 받아 지난 96년 11월 국내 처음이자 세계2번째로 탄생시킨 락토페린 생산 형질전환 젖소로 큰 국민적 관심을 불러 일으켰었다.

당시 연구팀은 인체 락토페린 유전자를 젖소 유전자에 결합시켜 젖소 수정란의핵 안에 넣고, 이 수정란을 급속냉동한 뒤 젖소 대리모에 이식, 송아지를 낳게 했으며 이후 1세대 3마리, 2세대 4마리, 3세대 1마리를 증식하는데 성공했다.

연구팀은 보람이가 생산하는 우유에 ℓ당 1∼3ｇ의 인체 락토페린이 함유돼 있어야 경제성이 있을 것으로 분석되나 실제 발현량은 이보다 훨씬 적은 ℓ당 4∼10㎎에 그쳤다고 보고했다.

그러나 연구팀은 이 과정에서

▲소량이지만 락토페린 성분을 후대에서 연속 발현시키고
▲형질전환 우유에서 인체락로페린을 정제하는 기술을 확보했으며
▲복제동물의 실패원인을 세계최초로 규명하는 등의 큰 성과를 거뒀다고 설명했다.

이번 연구에 참여한 두산은 앞으로 1∼2년에 걸쳐 독자적으로 인체락토페린의발현량을 높일 수 있는 연구를 수행한다는 계획이다.

이경광 박사는 일단 연구가 종료된 시점에서 경제성이 없는 것으로 나타났지만 연구과정에서 파급된 기술은 국내 형질전환 복제동물 기술을 세계 수준으로 끌어올렸다 며 여기서 연구를 중단하기 보다는 앞으로 락토페린의 함유량을 높일 수 있는연구를 계속해야 한다고 말했다.

또 다른 최근 연구 동향은 이런 락토페린을 이용한 산업적 이용이라는 점이다.

국내 바이오벤처 엔바이오테크놀러지가 암 진단 사업을 본격화 한다. 엔바이오테크놀러지는 14일 서울 메리어트호텔에서 열린 ‘바이오 심포지엄 2003’ 행사를 통해 폐암치료제 개발회사인 미국 아제닉스(Agennix)사와 전략적 제휴를 맺고 향후 암진단 장비의 공동개발과 판매에 나선다고 밝혔다.

이날 심포지엄에 참석한 아제닉스의 프랭크 영 회장은 “락토페린을 응용한 폐암치료제의 임상실험을 진행하고 있다”며 “엔바이오테크놀로지와협력을 통해 해당 기술의 실용화가 더욱 가속화될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 아제닉스는 국제 특허를 73개 보유한 세계적 바이오기업으로 이번제휴로 공동연구개발과 아시아 시장 공략을 노리는 것으로 알려졌다.

락토페린

락토페린은 가장 강력한 항바이러스, 항균성 물질로 자연상태에서는 젖소의 초유와 사람의 초유에만 들어있다. 락토페린은 철분이 결합된 단백질로 점막과 혈청에서 작용한다. 질병 감염, 염증, 악성종양 및 인체면역 결핍 바이러스 즉 에이즈(HIV)를 예방하는 역할을 한다.(참조: Cancer Biotech Weekly, March 1995) 락토페린은 철분을 화합하고 유리하는 중요한 기능을 갖고 있다. 세균 번식에는 철분이 절대적으로 필요한데, 이때 락토페린은 흡수된 철분과 결합함으로써 세균 번식에 필요한 철분 공급을 차단하게된다. 결합한 철분은 적혈구에게 유리시킴으로 체내 모든 세포에 산소를 공급하는 촉매 작용을 겸한다. 락토페린은 체내에서 항균, 염증 방지, 위염 예방 작용을 하며 면역 글로블린과 보호 기능을 가진 단백질과 함께 국소적 분비성 면역 기관 상승작용을 일으킨다. 또한 조직 내에서의 항산화 단백질과 철분의 결합을 유도하거나 임파구와 장관 세포와 같은 동물 세포의 성장을 촉진시킨다. (참조: Karen, J. Losnedahl, Hong Wang, Mueen Aslam, Zou Sixiang, and Walter L. Hurley, Antimicrobial Proteins in Milk, Lactation Biology, Illinois Diary Report, Unifersity of Illinois, 1996)

락토페린은 면역 글로블린보다 강력한 항균 작용을 한다. (면역 글로블린은 강력한 항바이러스 기능을 담당한다.) 면역 글로블린, 락토페린, 락토페린-철분 결합물 등을 대상으로 자동 항균 감성 검사를 실시한 결과 모두 세균의 발육, 증식을 억제하는 정균 활동을 하는 것으로 밝혀졌다. (참고: Ushijima et. Al., Bacteriostatic activity of bovine colostrum: Immunoglobulin, Lactoferrin and Lactoferrin-Fe tested using the automated antimicrobial susceptibility testing system. Dept. of Enteroviruses, Japanese National Health Institute, Jan, 1991 V65(1) p54-60.)

락토페린은 직접 세균에 작용하여 세균을 파괴하고 혹은 세균막을 뚫고 침투하여 체내의 자연 면역 기능에 따라 세균을 중화시킨다. 임파구, 단핵 세포, 대식세포, 혈소판과 같은 대부분의 면역 세포에서 락토페린 친화 수용체가 발견된다.

락토페린은 싸이토카이네스 생성을 조절한다. 락토페린은 소화에 대한 저항성이 있어 장에서 작용할 때까지 용해되지 않고 그대로 전달된다. 초유에 함유된 과산화효소, 락토페린과 면역글로블린 A (IgA)가 병합하면 뛰어난 항균 효과를 보인다. 과산화효소는 과산화수소를 방출하여 해로운 병원균을 가수분해하고 산화시킴으로 제거한다.(참고: Moldoveanu, Zina, et. Al.,Antibacterial Properties of Milk: IgA, Peroxidase and Lactoferrin interactions, annals of NY Academy of Sciences, 1983, 409, pp848-850)

1995년 Harmsen 박사의 시험관을 이용한 연구 결과 락토페린의 중요성이 입증된 바 있다. 즉 락토페린은 인간의 몸에 있는 에이즈 바이러스와 허피즈 바이러스를 파괴할 수 있다.

그는 젖소 혹은 인간의 초유에 함유된 순수 자연 성분의 락토페린만 있으면 허피즈 바이러스를 완전히 퇴치할 수 있고 합성되지 않은 순수 자연 성분의 락토페린만이 에이즈 바이러스의 번식을 차단할 수 있다고 밝혔다. 락토페린은 바이러스를 흡수하여 제거함으로써 바이러스가 세포벽을 뚫고 들어가 다른 곳으로 전이되지 못하도록 차단하는 역할을 한다.

락토페린은 다양한 종류의 세균, 곰팡이, 병원균을 이겨내는 항체를 갖고 있으며 또한 강력한 항산화제 역할을 한다. 최근 발표된 논문에 의하면 락토페린에는 항염 물질이 들어 있어 안질환 감염을 예방하고 칸디다균을 죽이는 항균제 역할도 하며 항 바이러스성 활동을 통해 허피즈, 에이즈 만성 피로증후군 등을 치료하고 예방하며 자폐증과 뇌손상의 치료에도 탁월한 효과를 나타낸다.