식물체 발현양을 높이고 투여량에 대한 연구가 좀더 진행된다면 형질전환 식물을 이용한 치매 백신에 활용할 수 있다. 한편 TGEV는 돼지의 설사병을 일으키는 주요한 바이러스인 전염성 위장염 바이러스로 coronaviridae에 속하며 소장 융모 상피세포에서 증식하여 심한 수양성 설사를 유발한다. 식물유래 재조합백신의 연구초기에는 담배와 감자가 주로 사용되었는데 최근에는 토마토, 바나나, 멜론 그리 고 당근 등 과일이나 채소를 통하여 요리하지 않고 바로 식용으로 섭취할 수 있는 식물 백신의 개발이 이루어지고 있다. 따라서 식물체의 종류와 항원단백질이 발현되는 특정 조직의 선택은 엄청 중요하기 때문에 백신의 사용 용도와 적용범위에 따라 결정된다.
<h2>베타아밀로이드 \( (\mathrm{A} \beta) \)</h2> <p>식물-유래 항원의 연구는 점막·관련 전염성 질병 대상에서 점차 그 범위를 넓혀 비전염성 질환도 포함되어졌다. 그 대표적인 것으로 암-관련 백신과 치매-관련 백신 이다. 퇴행성 신경질환인 알츠하이머병은 불용성 섬유 단백질인 베타아밀로이드 \( (\mathrm{A} \beta) \) 가 뇌에 축적돼 플라크가 형성되면서 신경세포가 죽어서 발생하는 것으로 알려져 있으며, 베타아밀로이드 축적을 막으면 알츠하이머 병을 예방하거나 발병을 늦추는 것으로 예상된다. 이를 위해 백신으로 면역체계를 활성화해 베타아밀로이드 축적을 막는 방법을 연구하고 있다 (Hardy and Selkoe 2002). 베타 아밀로이드가 감자에서 안정적으로 발현되는 Kim 등 (2003)의 연구를 시작으로 치매-모델 쥐 실험을 통해 항체 형성과 더불어 뇌 속의 플라크가 감소함을 확인하였다 (Youm et al. 2005). 인간 베타아밀로이드 유전자를 발현시킨 토마토를 15 개월 된 생쥐에 먹인 뒤 면역반응을 관찰한 결과, 토마토-추출액을 먹인 쥐에서 항체 형성 반응이 확인되었다 (Youm et al. 2008). 그 밖에도 베타아밀 로이드의 형성을 매개하는 BACE-1 (beta-site APP-cleaving enzyme 1)을 엽록체 형질전환 시스템을 이용해 담배에 형질전환 해 발현율을 높인 실험에서 TSP발현이 \( 2.0 \% \)까지 높아짐을 확인 하였으며, 토마토, 감자에서와 마찬가지로 쥐를 이용한 면역실험에서도 백신으로서의 효과가 입증되었다 (Youm et al. 2010).</p> <p>따라서, 식물체 발현양을 높이고 투여량에 대한 연구가 좀더 진행된다면 형질전환 식물을 이용한 치매 백신에 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.</p> <h2>TGEV (transmissible gastroenteritis virus), Rabies virus</h2> <p>TGEV는 돼지의 설사병을 일으키는 주요한 바이러스인 전염성 위장염 바이러스로 coronaviridae에 속하며 소장 융모 상피세포에서 증식하여 심한 수양성 설사를 유발한다. 식물경구백신의 우선적인 초점은 인간 병원균에 있지만, 국가생산성과 관계된 돼지설사병 (Gomez et al. 1998), 광견병 (McGarvey et al. 1995) 등과 같은 동물 병원 균에도 매우 효과적으로 이용될 수 있다.</p> <h1>대상식물</h1> <p>식물유래 재조합백신의 연구초기에는 담배와 감자가 주로 사용되었으나, 최근에는 토마토, 바나나, 멜론 그리 고 당근 등 과일이나 채소를 통하여 요리하지 않고 바로 식용으로 섭취할 수 있는 식물 백신의 개발이 이루어지 고 있다 (Table 2). 하지만, 식용이 가능하지 않은 식물의 경우 백신 항원 추출과 정제를 통하여 백신으로의 이용 이 가능하다. 식물체의 종류와 항원단백질이 발현되는 특정 조직의 선택은 매우 중요하므로 대개는 백신의 사 용 용도와 적용범위에 따라 결정된다 (Stevens et al. 2000; Stoger et al. 2005).</p> <h2>담배</h2> <p>담배는 형질전환이 용이하고 게놈 염기서열이 비교적 잘 알려져 있기 때문에 다른 식물체보다 선호된다. 초기 재조합 항원의 발현이 많이 이용되었다. 하지만, 상용화 될 경우 식용이 가능하지 않으므로 추출 정제 과정을 거 쳐야 하는 단점이 있다.</p> <h2>감자</h2> <p>주요 작물중 하나이면서 형질전환이 용이하고, 괴경특이적 (tuber specific) 발현 프로모터를 이용한 발현율 증대도 가능하며, 수확 후 동결건조 및 세대간 변이가 적은 장점이 있다. 재조합 단백질 발현에 많이 이용되지만, 몇 몇 품종을 제외한 감자 자체를 삶아야 한다는 점에서 단백질 안정성이 염려된다.</p> <h2>토마토</h2> <p>항원유전자를 토마토 과육과 같은 식용부위에 발현시 킴으로서 식물 세포벽이 백신 항원을 충분히 보호하여 항원이 손상되지 않고 면역원 상태로 장에 도달할 수 있게 한다. 과육 발현 특이적 프로모터 (E8 promoter)로 발현율을 높이는 시도가 진행중이며, 수확 후 다른 전처리 없이 바로 먹을 수 있는 이점이 있어 식물경구백신 연구에 많이 이용된다. 반면에 과육단백질 함량이 매우 낮고, 기내에서는 과육발현이 어려운 단점이 있다.</p> <h2>곡류 (옥수수, 쌀, 콩 등)</h2> <p>곡류의 경우 단백질 생산은 대게 종자에 축적되는데 이것은 건조한 상태로 수확되어서 처리시까지 안정하게 저장할 수 있다. 부피가 적고 냉장을 하지 않아도 최종목적지로의 배송이 가능하다 (Lamphear et al. 2002). 또한 최소한의 경비로 큰 면적 재배가 가능해 가축의 사료로 이용될 시 매우 경제적이다. 하지만, 콩이나 쌀과 같은 종자 식물은 정제나 보관이 용이한 이점은 있으나 형질 전환이 어렵고, 재배 시 몇몇 종간의 이형교배가 일어날 확률도 있다. 또한, 인간백신으로 이용 시 가열이 필요해 면역원성이 염려되며, 노동력에 비해 수확량이 적은 단점이 있다.</p> <h2>바나나</h2> <p>아이들을 위한 소아용 경구백신 개발에 적합하다. 요리 되지 않은 상태에서 소비되기 때문에 고온 시에 발생하는 단백질의 변성염려가 없고, 특히 저개발 국가의 어린이들 에게 치명적인 설사병 치료에 도움을 줄 수 있다. 대량재 배시 교잡율이 적고, 한번 재배하면 오랜 기간 (10-12개월)수확량이 많은 장점이 있다. 하지만, 특이 프로모터에 대한 연구가 미흡해 형질전환 바나나의 생산이 어렵고, 온실 재배 시 많은 공간이 필요하다는 단점이 있다.</p> <p>식물유래 재조합항원의 가장 이상적인 조건은 익히지 않은 채 섭취하는 것이나 그렇지 못한 담배의 경우에는 백신 항원 추출과 정제 방법을 이용하여 섭취가 가능하다. 최근에는 식물에서 발현뿐 아니라 모상근 (hairy root)을 이용한 식물세포배양을 통해 안전한 생산 시스템의 도입을 시도하고 있다. 형질전환 식물세포배양은 생물공정 측면에서 고려할 때 배지 가격이 저렴하며, 첨가되는 단백질 성분이 없기 때문에 동물세포에 비해 생산, 정제 비용을 낮출 수 있다는 점에서 경제적이다 (Kumar et al.2005; Huang and Mcdonald 2009).