농촌진흥청(청장 권재한)은 식물바이러스를 이용해 가축 백신용 재조합 단백질을 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다.
식물기반 백신(그린 백신)은 바이러스의 항원 단백질을 이용해 만든 바이러스 유사 입자형 백신으로 기존 생백신보다 안전하고 사백신보다 효과가 좋은 것으로 평가된다.
또한, 기존의 미생물, 달걀, 동물(세포) 등을 이용한 백신 생산 체계보다 오염될 확률이 낮고 생산비가 저렴하며 빠르게 생산할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 기존 생산 체계보다 단백질 생산량이 적다는 단점이 있어 이를 보완할 연구가 필요하다.
이번 연구에는 토마토황화잎말림바이러스(TYLCV) 등 3종의 제미니바이러스가 이용됐으며, 기주식물로는 담배 속 식물인 ‘니코티아나 벤타미아나’를 사용했다.
우선 연구진은 니코티아나 벤타미아의 잎에서 녹색형광단백질(GFP)을 생성하는 실험으로 제미니바이러스 유전자와 녹색형광단백질 유전자 조합이 녹색형광단백질 유전자를 단독으로 적용할 때보다 단백질 함량이 7배나 증가하는 것을 밝혔다.
또한, 제미니바이러스 유전자와 녹색형광단백질 유전자 조합에 유전자 발현을 조절하는 종결자(terminator)를 이중 배치하면 단백질 함량이 최대 24배 증가하는 효과가 있는 것도 확인했다.
같은 방식으로 제미니바이러스 유전자와 콜레라 비(B) 독소와 같은 항원 단백질을 조합한 결과, 콜레라 비(B) 독소가 그램당 2.5mg 생산돼 식물기반 백신의 대량생산 가능성을 확인할 수 있었다.
이번 연구 결과는 국제학술지 Frontiers in Plant Science(IF 4.1) 등에 논문으로 게재됐다. 또한, 3종의 제미니바이러스 유전자와 종결자를 이중 배치해 식물에서 단백질 생산을 증진하는 4건의 기술을 특허 출원했다.
농촌진흥청은 이번 연구 결과를 식물에서 구제역이나 돼지써코 등 가축 질병을 예방하는 다양한 백신의 생산 체계를 구축하는 데 적극적으로 활용할 계획이다.
