코로나19를 막을 새로운 연구로 ‘식물’을 기반으로 한 진단 및 백신 개발이 속속 등장하고 있다.

한국바이오안전성정보센터 조정숙 팀장은 Biosafety 21호에서 ‘코로나 백신개발에 있어 식물생명공학의 잠재력’에 대해 “전 세계 다양한 분야의 과학들이 팬데믹을 억제하기 위한 효과적인 치료법을 찾기 위해 노력하고 있다"며 "그중 식물생명공학 관련 연구자들도 이에 적극 동참하고 있다”고 설명했다.

조 팀장에 따르면 식물은 지난 30년 이상 ‘분자농업(Molecular Farming)’이라는 이름하에 진단물질과 의약단백질을 생산할 수 있는 플랫폼으로 이용돼 왔다.

식물기반 플랫폼은 Glycan 형태의 생물학적제재 생산, HIV 살균제 등 고분자물질의 대량 생산이 가능하며 GM식물은 코로나와 같은 예기치 않은 상황에서 예상치 못한 수용에 대해 빠른 대처 및 대량 생산을 가능하게 해 틈새시장이 형성될 수 있다.

현재 진행되고 있는 코로나19 진단 방법 및 식물유래 시약 연구를 살펴보면 크게 바이러스 자체 검출, 바이러스에 대한 항체 검출로 나눌 수 있다.

바이러스 자체 검출법은 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)을 이용하는데, John innes centre는 여기에 식물을 활용한 방법으로 동부콩모자이크바이러스(CPMV)에서 유래한 바이러스 유사분자(VLP)에 기반한 코로나19 진단 대조군 시약을 개발 중이다. 

항체 검출을 위해서는 항체를 식별할 수 있는 특정 리간드가 필요하고 ELISA, Lateral folw test, 단백질 칩으로 빠르고 편리하게 검출이 가능하다. 여기에도 식물을 통한 재조합 항체 발현을 적용해 단기간에 생산량을 증가시킬 빠른 플랫폼을 제공할 수 있고, GM식물을 통해 장기적으로 대량 공급이 가능하다는 장점을 갖고 있다.

일례로 이탈리아 생명공학회사 Diamante는 담배를 이용해 코로나19 기반의 항원을 발현하여 혈청 항체 검출을 위한 ELISA에 사용하고 있으며, Western University/Suncor는 조류(algae)에서 생산된 단백질을 기반을 하는 진단키트를 개발 중이다. 

더불어 식물을 기반으로 한 코로나19 백신 후보 물질 연구개발도 활발히 진행되고 있다.

퀸즐랜드 기술대학은 담배를 이용한 코로나19 백신을 개발 중이다. 연구팀은 담배는 일반 식물보다 많은 유전자를 보여하고 있어 고품질 백신과 항체를 대량으로 생산할 수 있는 가능성이 있어 생물공장으로 좋은 후보군으로 꼽힌다고 설명했다.

Medicago는 자체 기술력을 바탕으로 SARS-CoV-2 유전체 정보를 이용해 식물 기반 코로나바이러스 ‘Recombinant influenza virus-like particles(VLPs)’ 생산에 성공했다.

이는 캐나다와 퀘벡 정부의 자금을 지원받아 수행됐으며 2021년 11월 정부 승인신청을 목표로 코로나19 백신 후보 물질에 대해 2020년 7~8월에 임상실험에 착수할 계획이다.

국내에서도 지플러스생명과학이 식물체를 통해 후보물질을 분리 정제하는 기술을 개발했다. S 단백질을 코딩하는 유전자를 식물세포 발현용으로 최적화 및 인공 합성해 식물 발현 벡터에 삽입, 지플러스에서 개발한 인간화 식물체에 전달해 백신 후보 물질인 돌기 단백질을 발현 및 분리 정제하는 데 성공했다.

지플러스생명과학은 현재 실험쥐를 대상으로 S 단백질을 주입해 실험쥐로부터 혈장을 분리하고 SARS-CoV-2에 대한 중화항체 형성 실험을 진행 중이다. 

조 팀장은 “GM식물에 대한 그 동안의 꾸준한 연구결과 축적으로 팬데믹 현상에 대응할 수 있는 잠재력이 있음을 확인했다”며 “이를 통해 백신이 개발된다면 GM기술에 대한 대중들의 부정적인 인식에 변화를 줄 수 있을 것”이라고 언급했다.