본문으로 바로가기

기술동향

식물 이용한 코로나 백신 '눈앞'…한국도 '그린 백신' 개발 속도

  • 등록일2021-07-15
  • 조회수629
  • 분류기술동향 > 플랫폼바이오 > 바이오융합기술


식물 이용한 코로나 백신 '눈앞'…한국도 '그린 백신' 개발 속도


◈본문


1.jpg

 

  
코로나19의 4차 유행이 시작됐다. 델타 변이 바이러스까지 기승을 부리며 세계가 불안에 떨고 있다. 이럴 때일수록 코로나19 백신의 신속한 생산이 중요하다. 식물을 이용한 ‘그린 백신’은 대량 생산이 가능하다는 점에서 강점을 가진다.
최근 캐나다 바이오제약기업인 메디카고는 식물체를 이용해 코로나19 백신을 생산해 임상 3상에 진입했다. 바이오의약품은 미생물, 곤충세포, 동물세포 등 다양한 방법으로 생산할 수 있는데, 식물을 이용할 경우 가장 큰 장점은 사람에게 감염 가능한 위험 병원체에 의한 오염위험이 낮다는 점이다. 또 목적으로 하는 단백질의 신속한 대량 생산이 가능하고 복잡한 구조의 단백질도 생산할 수 있다.
  
◆ 에볼라 바이러스 치료제 ‘지맵’ 담배 식물 이용해 생산
 
이렇게 식물을 이용해 바이오의약품을 생산하는 것을 분자농업이라고 한다. 식물의 형질전환을 통해 의학용이나 산업용으로 쓰이는 백신, 효소 등 재조합단백질을 대량으로 생산하는 산업이다. 지난 30년 이상 관련 연구가 진행돼 왔고 이제 하나둘 그 성과물이 나오고 있다.
 
분자농업은 이미 확보된 기존의 농업시스템을 이용해 대규모 생산을 하고, 식물이 갖는 안전성을 바탕으로 다양한 단백질을 생산할 수 있기 때문에 많은 기업이 상업화를 목적으로 설립됐다. 해외에서는 메디카고를 포함해 미국의 켄터키 바이오프로세싱, 이스라엘의 프로탈릭스 바이오테라퓨틱스가 대표적이다. 국내에서는 바이오앱, 엔비엠, 지플러스생명과학 등이 분자농업에 관한 사업을 진행하고 있다.
 
분자농업이 본격적으로 알려지게 된 계기는 에볼라 바이러스 치료제로 알려진 ‘지맵’과 프로탈릭스가 개발한 고셔병 치료제 ‘엘레라이소’다. 지맵은 담배 식물을 이용한 세 종류의 단클론항체로 구성돼 있다. 동물이나 미생물과는 다른 식물만의 합성 방식에 따라 만들어진 항체로, 기존의 항체 의약품에 비해 결합능력이 뛰어나다. 
 
엘레라이소는 당근의 세포를 이용해 생산한 효소로, 지난해 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받아 판매되고 있다. 식물 기반의 4가 독감 백신을 연구한 경험이 있는 메디카고는 코로나19 바이러스 유사입자를 식물체에서 빠르게 생산해 현재 임상 3상을 진행 중이다. 회사는 바이러스 유전자 정보를 확보하고 20일 만에 생산에 돌입했다.
 
다양한 식물이 바이오의약품 생산에 사용될 수 있지만 대부분의 기업은 ‘니코티아나 벤타미아나’를 활용하고 있다. 이 식물은 담배와 유사한 식물로, 빠르게 생장하고 많은 양의 바이오매스를 얻을 수 있어 원하는 단백질을 쉽게 대량으로 얻을 수 있다. 켄터키 바이오프로세싱과 메디카고는 이 식물을 파종에서 수확까지 대량으로 처리할 수 있는 자동화 시설을 구축해 바이오의약품 생산 연구를 하고 있다. 
 
이런 가능성을 보고 유럽연합은 2018년 바이오의약품 생산에 적합한 니코티아나 벤타미아나를 개발하기 위한 ‘뉴코티아나’ 프로젝트를 진행했다. 이 프로젝트에서는 유전자 편집기술을 포함한 신육종기술을 적용해 지속 가능한 방법으로 고부가가치 산물을 생산하는 식물을 개발하고 있다. 동시에 분자농업의 기술적 문제를 해결하기 위한 ‘파마 팩토리(Pharma Factory)’ 프로젝트가 진행되고 있다. 두 프로젝트는 2022년까지 진행되며 약 1500만 유로(약 202억5180만원)가 투자됐다. 
  
◆ 대유행에 즉각적으로 대응할 수 있는 분자농업 기술
 
식물을 이용한 바이오의약품 생산에는 크게 두 가지 생명공학기술이 적용된다. 식물의 게놈에 외부 유전자를 안정적으로 도입해 자손 세대에서도 목적단백질을 얻을 수 있게 하는 방법이 있다. 또 식물체에서만 증식되는 식물바이러스를 이용해 목적단백질을 생산하는 일시적 발현 방법이 적용된다. 전자의 방식을 백신에 적용할 수 있다면, 다양한 질병의 백신 단백질을 생산하는 식물을 종자 형태로 보관할 수 있다. 그럼 유사한 바이러스가 나타날 경우 즉각적인 대응이 가능하다. 
 
메디카고의 경우 후자의 방식을 택했는데, 일시적 발현 방법은 형질전환 식물체를 개발하지고 않고도 빠른 시간 내에 필요한 백신 단백질을 생산하고 현장에 적용할 수 있다는 장점이 있다. 
 
한국생명공학연구원 식물시스템공학연구센터에서는 식물기반의 바이오의약품 생산을 위한 원천기술을 개발하고 있다. 새로운 식물 바이러스의 벡터를 개발해 목적 단백질이 세포 내에서 안정적으로 발현될 수 있도록 하는 기술을 개발했다. 이를 바탕으로 식물을 이용한 그린백신 생산을 위한 원천기술 개발도 진행하고 있다. 최근 코로나19 바이러스 백신 후보물질 생산을 위해 국내 연구그룹과 협력을 통해 좋은 성과를 내고 있다. 
 
분자농업은 4차 산업혁명의 중심 분야인 스마트팜 기술에 접목 가능한 최적의 콘텐츠로, 보다 미래지향적인 우수한 성과로 이어져 질병으로부터 자유로운 삶을 영위하는데 크게 기여할 것으로 기대된다. 


☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.


관련정보

자료 추천하기

받는 사람 이메일
@
메일 내용