바이러스 진단용 항체, 식물 이용해 생산한다

- 조혜선‧김상직 박사 연구팀, 식물발현시스템 기반의 바이러스 진단 항체 생산 플랫폼 개발…기존 동물세포 기반 대비 민감도 및 경제성 우수

- 다양한 감염병 조기 진단을 위한 기반 기술 활용 기대

□ 국내 연구진이 주로 동물 세포나 대장균에서 생산하던 구제역 바이러스 진단용 항체를 식물에서 생산하는 데 성공하였다.

□ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)은 식물시스템공학연구센터 조혜선 박사와 합성생물학연구센터 김상직 박사 공동 연구팀이 경제성과 민감도를 획기적으로 개선한 식물 세포 기반의 바이러스 진단 항체 생산 플랫폼을 개발하였다고 밝혔다.

ㅇ 향후 다양한 감염병을 조기에 진단할 수 있는 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

□ 바이러스 감염 여부를 판단하는 데 널리 이용되는 방법 중 하나가 바이러스 감염 시 면역반응으로 만들어진 항체가 존재하는지를 확인하는 것이다.

ㅇ 항체진단용 키트 제작에는 보통 바이러스 항체에 반응을 촉진하는 효소인 과산화효소(peroxidase)를 화학적으로 결합한 시약이 이용되는데,

ㅇ 공정 상 항체와 과산화효소를 따로 생산해야 하고 추후 결합 시 균질성이 낮다는 단점이 있다.

ㅇ 이를 극복하고자 동물 세포에서 과산화효소와 항체를 융합한 단백질 생산이 시도되고 있으나 과산화효소의 활성도가 낮아 민감도 높은 진단 시약에 활용하기에는 한계가 있었다.

□ 이에 연구팀은 식물 발현시스템을 통해 과산화효소와 항체를 하나로 융합한 단백질 생산 플랫폼을 개발하였다.

ㅇ 연구팀은 유전자재조합 기술을 이용해 과산화효소로 널리 이용되는 겨자무 과산화효소(HRP, horseradish peroxidase)와 바이러스 항체를 담배류 식물인 니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana)에서 하나의 융합단백질로 생산하였다.

□ 이를 통해 제작한 구제역 바이러스 진단 항체는 기존 동물 세포 기반의 진단 항체보다 100배 높은 민감도를 나타내며 경제성 있는 진단 항체 단백질 생산기술로서의 활용 가능성을 높였다.

□ 연구책임자인 조혜선와 김상직 박사는 “기존 항체와 과산화효소를 화학적으로 결합하는 방법보다 경제성이 높으면서도 높은 진단 활성을 지녀 상당한 이점이 있다.”라며,

ㅇ “향후 질병 진단용 시약 개발과 생화학, 분자생물학 등 다양한 기초연구에서 활용되길 기대한다.”라고 밝혔다.

□ 한편 이번 연구는 식물학 분야의 세계적인 저널인 Plant Biotechnology Journal(IF 13.8) 2024년 1월호에 게재되었으며,

(논문명 : Plant-derived foot-and-mouth disease virue antibodies fused to horse radish peroxidase are efficient diagnostic reagents / 교신저자 : 조혜선, 김상직 박사 / 제1저자 : 박현지 선임연구기사)

ㅇ 과기정통부 중견연구사업과 생명연 주요사업의 지원으로 수행되었다.