[농촌진흥청]식물바이러스로 만든 가축용 백신, ‘산업화’ 기반 기술 확보

- 농촌진흥청, 식물바이러스 이용 가축 백신용 재조합 단백질 대량생산 기술 개발

- 국제학술지에 논문 게재, 특허 출원… 식물 이용 가축 질병 예방 백신 생산 체계 구축에 적극 활용할 계획

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 생백신*보다 안전하고 사백신*보다 효과가 좋은 것으로 평가된다.

* 생백신: 살아 있는 병원체를 약하게 만들어 이용하는 백신 

* 사백신: 죽은 병원체를 이용한 백신

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.

* 종결자: 유전자에서 전달자RNA (mRNA)가 생성되는 과정을 최종적으로 끝내는 역할을 수행

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 출원*했다.

* HYVV, BMCTV, TYLCV유래 유전자를 포함하는 목적 단백질 고발현 재조합 벡터 및 이를 이용한 목적 단백질 제조방법(10-2023-0186886, 10-2024-0141520, 10-2024-0141542), 식물기반 재조합 단백질 함량 증가를 유도하는 이중 터미네이터 조합 및 이의 용도(10-2023-0183196)

농촌진흥청은 이번 연구 결과를 식물에서 구제역이나 돼지써코 등 가축 질병을 예방하는 다양한 백신의 생산 체계를 구축하는 데 적극적으로 활용할 계획이다.

농촌진흥청 생물소재공학과 이시철 과장은 “이번 연구는 오랑캐로 오랑캐를 잡는 ‘이이제이(以夷制夷)’ 전략을 써 식물바이러스로 동물바이러스를 막는 기술을 확보한 것이다.”라며, “식물바이러스로 안전하고 효율 높은 가축 질병 백신을 생산할 수 있는 기반 기술을 확보한 데 의의가 크다.”라고 말했다.