다양한 병원체의 항원을 담배 엽록체 게놈에 도입해 발현시켜 높은 수준의 단백질을 생산하는 연구가 진행되었다. 특히, Vibrio cholerae의 Cholera toxin B subunit (CTB)는 기능성 oligomer로서 \(4.1\%\)의 단백질을, 그리고 CTB-2L21 융합단백질로는 \(31.1\%\)의 단백질을 발현시켰다. 또한 Bacillus anthracis의 protective antigen (PA) 유전자를 도입하여 PA 단백질을 발현시켰을 때는 \(14.2\%\) 이상을 달성하였다. 맹독에 대항하는 펩타이드를 CTB나 GFP와의 fusion protein으로 발현시켰을 때에도 \(22.6\%-31.1\%\)로 높은 수준을 보였다. 마지막으로, 파상픙 백신으로 사용 가능한 TetC를 담배 엽록체에서 발현시켰을 때 최대 \(10-25\%\)의 단백질을 생산하였으며, 이를 통해 면역력을 지닌 실험쥐를 획득하였다.
<h1>엽록체 형질전환 유래 백신 개발</h1> <h2>Cholera toxin</h2> <p>백신 항원의 후보인 Vibrio cholerae의 Cholera toxin B subunit (CTB)가 담배 엽록체 게놈에 도입되었는데, 기능성 oligomer로서 총 수용성 단백질의 \( 4.1 \% \) 까지 축적되었고 (Daniell et al. 2001a), CTB-2L21 융합단백질로 담배 엽록체에 발현시켰을 때는 \( 31.1 \% \) 의 높은 발현 수준을 보여주었다 (Molina et al. 2004, 2005). 이들 CTB 유전자의 발현차이는 벡터에 ribosome-binding site (GGAGG)만 가진 경우 \( 4.1 \% \), \( p s b \mathrm { ~A } \) 유전자의 5' UTR을 가진 경우 \( 31.1 \% \) 를 나타냈다.</p> <h2>Tetanus toxin</h2> <p>\( \mathrm { TetC } \) 는 파상픙 백신으로 사용 가능한 \( 47 \mathrm { kDa } \) 크기의 비독성 폴리펩타이드 절편으로 \( \mathrm { TetC } \) 를 전사하는 유전자를 담배 엽록체에서 발현시킨 결과, 최대 \( 10-25 \% \) 수준의 TetC 단백질을 생산하였으며 형질전환 식물체의 추출물을 쥐에게 처리하여 면역력을 지닌 실험쥐를 획득하는데 성공하였다 (Tregoning et al. 2003).</p> <h2>Canine Parvovirus</h2> <p>Canine parvovirus \( ( \mathrm { CPV } ) \) 는 개 및 개과에 속하는 동물에 출혈성 위장염과 심근염을 일으킨다. 맹독의 \( \mathrm { CPV } \) 에 대항하여 개를 보호하는 \( 2 \mathrm { ~L } 21 \) 합성 펩타이드를 cholera toxin B (CTB)나 GFP와의 fusion protein 형태로 담배 엽록체에 발현시켰을 때, 총 수용성 단백질의 \( 22.6 \%-31.1 \% \) 로 높은 발현 수준을 보였다 (Molina et al. 2004, 2005).</p> <h2>Anthrax protective antigen</h2> <p>현재 탄저병 치료를 위해 이용되고 있는 인체 백신은 Bacillus anthracis의 배양액으로부터 유도되는데, 추출물 내에는 protective antigen (PA) 이외에도 부작용을 나타내는 요소가 포함된다. 따라서 외부 박테리아 감염 없이 깨끗하고 안전하며 유효한 배신 생산을 위해 효과적인 발현 시스템이 필요하다. 담배 엽록체 게놈에 pagA 유전자를 도입하여 PA를 발현시켰을 때 계속적인 광 조건에서 자란 성숙한 잎에서 총 수용성 단백질의 \( 14.2 \% \) 이상 발현되었다 (Watson et al. 2004; Koya et al. 2005).</p> <h2>Plague vaccine antigen</h2> <p>그람 음성 박테리아인 Yersinia pestis는 역병 (plague)을 유발하는 병원균으로 이 병원균의 fusion protein \( \mathrm { F } 1- \mathrm { V } \) 를 담배 엽록체에 발현시켰을 때, 성숙한 잎의 경우 총 수용성 단백질의 \( 14.8 \% \) 의 항원 발현을 나타냈다 (Arlen et al. 2008).</p>