국내 연구진이 주로 동물 세포나 대장균에서 생산하던 구제역 바이러스 진단용 항체를 식물에서 생산하는 데 성공했다.

한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)은 식물시스템공학연구센터 조혜선 박사와 합성생물학연구센터 김상직 박사 공동 연구팀이 경제성과 민감도를 획기적으로 개선한 식물 세포 기반의 바이러스 진단 항체 생산 플랫폼을 개발했다고 4일 밝혔다.

향후 다양한 감염병을 조기에 진단할 수 있는 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 바이러스 감염 여부를 판단하는 데 널리 이용되는 방법의 하나가 바이러스 감염 시 면역반응으로 만들어진 항체가 존재하는지를 확인하는 것이다.

항체진단용 키트 제작에는 보통 바이러스 항체에 반응을 촉진하는 효소인 과산화효소(peroxidase)를 화학적으로 결합한 시약이 이용되는데, 공정 상 항체와 과산화효소를 따로 생산해야 하고 추후 결합 시 균질성이 낮다는 단점이 있다. 이를 극복하고자 동물 세포에서 과산화효소와 항체를 융합한 단백질 생산이 시도되고 있으나 과산화효소의 활성도가 낮아 민감도 높은 진단 시약에 활용하기에는 한계가 있었다.

연구팀은 식물 발현시스템을 통해 과산화효소와 항체를 하나로 융합한 단백질 생산 플랫폼을 개발했다. 연구팀은 유전자재조합 기술을 이용해 과산화효소로 널리 이용되는 겨자무 과산화효소(HRP, horseradish peroxidase)와 바이러스 항체를 담배류 식물인 니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana)에서 하나의 융합단백질로 생산했다.

이를 통해 제작한 구제역 바이러스 진단 항체는 기존 동물 세포 기반의 진단 항체보다 100배 높은 민감도를 나타내며 경제성 있는 진단 항체 단백질 생산기술로서의 활용 가능성을 높였다.

연구책임자인 조혜선와 김상직 박사는 “기존 항체와 과산화효소를 화학적으로 결합하는 방법보다 경제성이 높으면서도 높은 진단 활성을 지녀 상당한 이점이 있다”라며 “향후 질병 진단용 시약 개발과 생화학, 분자생물학 등 다양한 기초연구에서 활용되길 기대한다”라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 식물학 분야의 세계적인 저널인 Plant Biotechnology Journal(IF 13.8) 2024년 1월호에 게재됐으며, 과기정통부 중견연구사업과 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐다. 논문 명은 Plant-derived foot-and-mouth disease virue antibodies fused to horse radish peroxidase are efficient diagnostic reagents(교신저자 : 조혜선, 김상직 박사 / 제1저자 : 박현지 선임연구기사)다.