바이러스 질병 예방을 위한 식물 경구백신
바이러스 질병 예방을 위한 식물 경구백신
  • 한범수
  • 승인 2011.06.21 15:22
  • 댓글 10
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[기고] 농촌진흥청 국립농업과학원 기능성물질개발과 한범수

식물 경구백신 개발 연구는 식물생명공학자들이 보다 안전하고 편리한 백신을 개발하고자 하는 일련의 노력으로 약 20년 전 미국의 메이슨 등이 최초로 간염 바이러스의 표면 단백질을 담배에서 생산하는 기술을 개발한 이래로 전 세계적으로 많은 연구들이 활발히 진행되고 있다.

식물생명공학자들에 의해서 개발되고 있는 식물 경구백신은 경구나 비장 점막을 이용한 점막 면역반응 유도를 통하여 병원성 바이러스의 생체 내 감염을 조기에 차단할 수 있는 장점과 면역 반응을 극대화 시킬 수 있는 점에서 더욱 효과적인 바이러스 질병 예방방법으로 여겨지고 있다.

현재 바이러스 질병 예방용 식물 경구백신의 개발을 위하여 진행 중인 연구의 주 표적 단백질은 바이러스가 숙주 세포에 감염하기 위해서 필수적인 단계인 바이러스의 세포외 부착에 관여하는 단백질과 바이러스의 기본 골격 구조를 갖도록 하는 구조관련 단백질들이 주로 연구되고 있다.

또한 초기 연구단계에서는 식물 경구백신을 개발하기위한 이상적인 표적 바이러스는 장내를 통한 감염 경로를 갖는 병원성 바이러스가 주 연구 대상으로 간주되었으나 현재에는 장내 감염 경로와 다른 감염 경로를 갖는 병원성 바이러스에 대한 경구 백신 연구 목표가 되고 있다.

예를 들면 주로 호흡기에 감염하는 병원성 바이러스와 간염 바이러스 등이 주 연구 대상이며 점막 면역 유도 방식도 장 점막 유도 방식이외에 병원성 바이러스의 또 다른 감염 조직인 비장 점막을 통한 점막면역 반응을 유도하고자 하는 새로운 연구도 시도되고 있다.

이러한 점막 면역 반응 유도 연구는 추가 접종을 필요로 하는 홍역 바이러스와 같은 질병에 대해서 경구와 비장을 이용함으로 쉬운 추가 접종이 가능하며 이를 통하여 면역반응 증가를 유도할 수 있다는 장점이 있다.

식물생명공학자들이 이러한 이론을 바탕으로 항원 단백질들을 식물체에서 생산하는 연구 결과에 의하면 식물체에서 생산된 항원단백질은 본래의 항원으로 작용할 수 있는 구조를 가지고 있었으며 동물모델과 전임상 단계의 긍정적인 연구 결과 또한 식물 경구백신의 실용화에 대한 기대를 한층 고무시키고 있다.

또 한편으로는 현재 초기 식물 경구백신의 단점을 보안하고자 하는 새로운 시도들이 여러 연구자들에게서 진행되고 있다.

식물 경구백신으로써의 작용을 위하여 사용되는 항원 단백질은 소화기 내에서 쉽게 분해가 일어나므로 식물체내에서 항원 단백질 발현양 증대와 항원 단백질의 항원력을 높이기 위해 다양한 연구가 시도되고 있다.

이러한 노력으로는 항원 단백질을 더 많이 생산하도록 전사량의 증대를 통하는 방법과 엽록체에서 다량의 항원 단백질을 생산하는 방법이 있고 항원성이 낮은 단백질의 항원성을 높이기 위해 면역증진제인 콜레라 독소 또는 열에 약한 대장균 독소를 이용한 항원력 증대 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.

또한 동물이나 사람에게 직접 경구 백신으로 사용하기 위하여 작물(감자, 토마토, 바나나, 시금치 등)에서 항원 유전자 생산을 시도하고 있다.

더 나아가 식물유래 재조합 단백질의 당쇄 결합 차이로 인한 인체에 알레르기 유발 물질로 작용하는 것을 방지하기 위해서 식물체에 특이적으로 존재하는 당을 연결하는 효소에 대한 억제 연구가 진행되고 있다.

앞으로 인체와 가축에 사용할 식물 경구 백신의 실용화를 위해서는 병원성 바이러스 유래 항원단백질의 발현양을 작물 내에서 극대화하기 위한 방법 개발, 투여 항원량의 표준화 방법, 적정 투여 회수 등의 기술적 방법 개발과 인체와 환경에 안전성이 뒷받침되도록 생체 내 유해성 연구와 GMO의 환경 유해성 연구가 폭 넓게 진행되어야 할 것이다.


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