식물을 이용한 외래단백질 생산시스템은 인체 또는 동물 질병 치료를 위한 항체와 백신의 생산에 활용되고 있다. 식물 발현시스템을 통해 생산된 외래단백질은 분리 및 정제 과정 없이 바로 경구 투여용으로 사용할 수 있으며, 이는 경제적이며 편리하다. 하지만, 특정 식물인 개구리밥을 활용한 단백질 및 항체 생산 연구는 현재로서는 제한적이며, 이는 주로 개구리밥의 형질전환 효율이 낮은 점 때문이다.
<h1>식물발현시스템을 이용한 어류 경구백신개발</h1> <p>최근 식물을 이용한 외래단백질 생산시스템이 개발되기 시작하여 인체 혹은 동물 질병 치료를 위한 항체 및 백신 등을 생산하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 동물세포나 미생물 발현시스템과는 달리 식물 발현시스템으로 생산된 외래단백질은 분리 정제과정 없이도 바로 경구투여용으로 사용할 수 있어 경제적이고 편리한 장점을 지니고 있다 (Aviezer et al. 2009; Davoodi-Semiromi et al. 2010; Floss et al. 2007; Floss et al. 2010; Frutos et al. 2008; Lai et al. 2010; Lombardi et al. 2009; Martinez et al. 2010; Medrano et al. 2010; Nochi et al. 2009; Shaaltiel et al. 2007; Wu et al. 2009).</p> <p>어류 경구백신용 항원단백질을 발현하는 타겟 식물로는 주로 벼, 옥수수, 상치, 토마토 및 당근 등이 있으나 좀개구리밥 (Lemna)과 개구리밥 (Spirodela)만큼 매력적인 식물은 없다. 좀개구리밥과 개구리밥 (이하 개구리밥)은 단자엽인 Lemnaceae에 속하며 잎과 줄기가 미분화된 엽상체 (frond)와 뿌리로 구성되어 있다. 개구리밥은 종자로 번식하기보다는 대부분 모엽상체로부터 새로운 엽상체를 형성하는 영양번식 방법으로 개체를 증식하며 생육환경이 불리하면 잠아 (turion)를 형성한다 (Stomp 2005). 생육조건과 종에 따라 차이가 있지만 증식속도가 매우 빨라 1-2일 내에 두 배로 증식하여, 최적 액체배양 조건하에서 10-20개의 엽상체로부터 2-3주일 동안 생중량 700-900 \( \mathrm { g } / \mathrm { L } \) 까지 배양이 가능하다 (Fig. 2). 개구리밥은 배양배지 조성이 매우 간단하고 비용이 저렴하며 또한 무균상태로 대량배양 할 수 있는 장점이 있다. 또한 아시아지역에서는 개구리밥을 동물들의 사료로 사용하기도 하는데, 이러한 특징으로 인해 어류 백신항원을 발현한 후 사료형태로 제조하면 경구투여가 가능할 것이다.</p> <p>개구리밥이 지니고 있는 여러 장점에도 불구하고 개구리밥 발현시스템을 이용한 고부가가치 단백질 및 항체 등을 생산하는 연구는 현재 극히 제한적이다 (Vunsh et al. 2007; Rival et al. 2008; Yamamoto et al. 2001; Stomp et al. 2004). 그 주요 원인은 개구리밥의 형질전환 효율이 매우 낮기 때문일 것이다. 국내에서는 (주)젠닥스가 어류 바이러스 예방 백신을, 한국생명공학연구원은 고부가가치 단백질을 생산하는 연구를 수행하고 있다. 국외의 경우 Biolex Therapeutics 사가 개구리밥 발현시스템 (LEX system)으로 치료용 단백질인 인터페론 알파 (Locteron), 혈전용해제인 Recombinant Plasmin (BLX-155) 및 Anti- CD20 antibody (BLX-301)을 개발하였고, 개발된 Locteron은 2005년에 인체 임상 1상을 마치고 현재 임상 2상 시험을 수행중이다 (http://www.pharmaceuticaltechnology.com/projects/biolex/).</p>