바이오인

개요

 

백신이란 특정 질병에 대하여 생체 내에서 항체를 유도하게 하는 물질을 말하며 사백신, 생백신, 병원균의 일부 단백질, 바이러스 백터 백신, 핵산 백신 등으로 나뉘며 식물유래백신(그린백신)은 식물을 이용하여 생산한 백신을 말함. 백신은 항체 생산을 유도하는 방식에 따라서 항원이 되는 물질을 주사하여 항체를 유도하는 주사용 백신과 직접 섭취하여 항체 생산을 유도하는 경구형 백 신, 그리고 점막 주위로 항원을 효과적으로 전달하여 코나 목 점막의 면역을 활성화하는 분무형 백신으로 구분되며 식물유래백신은 경구형 백신에 초점을 맞추어 개발되어 왔음

 

일반적으로 사용되는 백신은 열에 약하기 때문에 저온 보관에 따른 경제적인 부담과 백신으로 사용된 병원체가 변형을 일으켜 강한 독성을 갖게 될 우려가 있는 반면에, 식물을 이용한 백신은 비교적 적은 비용으로 대량생산이 가능하여 생산 비용을 크게 절감할 수 있고 백신 보존의 안전성이 높으며, 경구 투여로 인한 접종의 수월성 때문에 새로운 백신 생산 플랫폼으로 주목받고 있음

 

식물유래백신 기술의 이해

 

식물을 기반으로 한 백신을 개발하기 위해서는 항원유전자를 식물체에 형질전환시켜 항원단백질이 식물체에 높은 수준으로 발현되어야 하며 인간이나 동물에 사용하기 위해 생산된 단백질의 안전성이 보장되어야 함. 이러한 식물유래백신 기술은 크게 두가지로 구분이 되며 식물체가 원하는 재조합 단백질을 생산하게 하는 형질전환 방법과 식물세포배양법이 있음

 

첫 번째로 식물을 이용한 형질전환 기술은 유전자가 식물체 게놈 내로 삽입하는 지속적(Stable) 형질전환 시스템과, 일시적(Transient) 형질전환 시스템을 이용하여 단백질을 발현시키는 방법 으로 나눌 수 있음

 

● (지속적(Stable) 형질전환 시스템) 지속적 형질전환 시스템은 원하는 유전자를 식물체 DNA에 삽입시켜, 식물체의 많은 세대에 걸쳐 발현되고, 그 중 타겟 단백질이 발현되는 식물체를선별해야 하기 때문에 일시적 시스템에 비해서 시간이 걸리지만, 식물체가 선별된 후에는 지속적으로 발현이 가능하다는 장점이 있음. 

 

현재 사용되는 주요 두가지 기술은 아그로박테리움(Agrobacterium) 기반의 형질전환방법과 유전자총을 이용한 방법이 많이 사용되고 있음. 아그로박테리움은 식물에 질병을 발생시키는 박테리아로, 아그로박테리움에 존재하는 Tiplasmid의 T-DNA 조각 사이에 외래 유전자를 삽입하고 이 외래유전자가 포함된 T-DNA가 식물체로 운반되어 형질전환된 식물체가 생성되는 것으로, 아그로박테리아의 기존 병원성을 없애고 식물세포에 유용한 유전자를 이식하는 방법임. 

 

유전자총을 이용한 방법은 기본적으로금속입자에 목적 유전자를 포함하는 벡터를 코팅한 후 이를 고압으로 식물세포 안으로 도입시키는 방법으로 고가의 기기를 필요로 하는 단점이 있음

 

● (일시적(Transient) 형질전환 시스템) 일시적 형질전환 시스템은 식물 발현 벡터 내에 타겟유전자를 삽입하여 아그로박테리움(Agrobacterium)을 통해 식물체에 유전자를 전달시키면, 3-6일이 지나 식물체 잎에서 원하는 재조합단백질이 발현이 되고 3~4주면 생산까지 가능한 시스템임. 

 

형질전환 벡터 활성을 입증할 때나 소량의 재조합 단백질을 확인하는데 일반적으로 사용하며 긴급한 상황에서 빠르게 개발이 가능한 플랫폼임