[주목! e기술] 식물유래백신

[이데일리 송영두 기자] 백신은 질병에 대해 생체 내 항체를 유도하게 하는 물질을 말한다. 사백신, 생백신, 병원균의 일부 단백질, 바이러스 벡터 백신, 핵산 백신 등으로 나뉜다. 식물유래백신은 식물을 이용해 생산한 백신으로 경구형 백신으로 개발돼 왔다.

한국바이오협회 식물유래백신 기술 리포트에 따르면 식물을 이용한 백신은 비교적 적은 비용으로 대량 생산이 가능해 생산 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 백신 보존의 안전성이 높고, 경구 투여로 인한 접종의 수월성 때문에 새로운 백신 생산 플랫폼으로 주목받고 있다.

식물백신을 개발하기 위해서는 항원유전자를 식물체에 형질전환시켜 항원단백질이 식물체에 높은 수준으로 발현돼야 하고, 인간 및 동물에게 사용하기 위해 생산된 단백질의 안전성이 보장돼야 한다. 크게 식물체가 원하는 재조합 단백질을 생산하게 하는 형질전환 방법과 식물세포배양법으로 나뉜다.

식물백신 생산 시도는 1989년 안트젠(Arntzen) 박사와 동료들에 의해 처음 시도됐는데, 당시 네이처에 발표된 내용인 담배에서 단일클론항체를 생산할 수 있다는 논문에 의해 많은 관심을 받기 시작했다. 그 이후 담배, 쌀, 옥수수, 감자, 알팔파, 상추, 토마토, 당근, 대두 등 다양한 식물에서 수백 가지의 재조합 단백질이 생산되고 있고, 그중 옥수수에서 추출한 소 트립신은 2002년부터 상용화됐다.

(자료=바이오앱)

이스라엘 프로탈릭스는 식물세포에서 고셔병 치료제인 엘레라이소를 개발해 2012년 미국 식품의약국(FDA)에서 인체 사용으로 승인받았다. 2014년에는 서아프리카 에볼라 바이러스 발생기간 동안 담배에서 생산된 항에볼라 항체를 인간에게 사용했다. 식물 기반 인간백신은 아직 승인되지 않았지만, 인플루엔자, 노로바이러스, B형 간염 바이러스 또는 광견병 바이러스와 같은 병원체에 대한 몇 가지 백신 후보가 다양한 형질전환 식물에서 성공적으로 생산됐다.

특히 병원체 전파 위험이 없고, 식물 배양으로 대량 생산이 가능해 질병 확산을 빠르게 대처할 수 있는 장점으로 식물기반 코로나19 백신 개발이 전 세계에서 활발하게 이뤄지고 있다.

국내는 북미와 유럽 보다는 조금 늦었지만, 식물 기반 의약품 개발이 한창 진행되고 있다. 2011년 포항공대 식물성 단백질 고발현 및 분자정제 원천기술을 기반으로 창업된 벤처기업 바이오앱은 2019년 세계 최초로 형질전환된 식물을 사용해 돼지열병 그린백신 허바백 품목허가를 취득했다. 현재는 결핵, 지카바이러스, 코로나19에 적용할 수 있는 백신을 개발 중이다. 전임상 단계에서 담배에서 생산한 코로나19 그린백신 후보단백질의 동물실험에서 높은 항체 반응을 확인했다. 한미사이언스, 포스텍과 공동으로 코로나19 그린백신 대량생산 공정 개발에 돌입할 계획이다.

지플러스생명과학은 유전자가위 기술을 이용해 종자개량 및 바이오 형태의 복제약, 식물성 코로나19 백신 개발을 추진하고 있다. 이 회사가 개발한 식물기반 플랫폼은 기존 백신 개발에 사용되는 유정란이나 동물 세포 배양 기술보다 백신 후보물질을 신속하게 생산할 수 있는 것이 장점이다. 식물체에서 생산되는 단백질이 인체 투여됐을 때 발생할 수 있는 독성을 제거하기 위해 자체 개발한 유전자가위 기술로 식물체를 개량해 플랫폼을 구축했다.

엔비엠은 식물로부터 고가의 유용단백질 의약소재, 화장품 소재 등을 생산하는 분자농업 기술을 국내 최초 산업화시켰다. 세계 최초로 벼에서 트립신을 생산해 산업화에 성공했다. 최근 툴젠이 보유한 원천기술 크리스퍼 유전자가위에 대한 기술이전 계약 체결을 통해 식물세포 플랫폼의 생산효율을 극대화해 파이프라인 확장에 박차를 가하고 있다.