| 초록 |
연구개요 리소좀 축적 질환(lysosomal storage disorder, LSD)은 리소좀 안의 산성분해효소가 결핍되어 거대 분자가 분해되지 못하고 세포 내에 축적되어 발병하는 희귀병임. LSD는 효소대체 치료법을 통해 치료가 이루어지는데, 이는 평생 치료를 받아야 하는 고가의 치료법이어서 치료비를 낮추면서 효과는 높일 수 있는 효소치료제 개발이 시급함. 본 연구에서는 식물세포배양 플랫폼을 이용하여 효소치료제를 당사슬 제거 추가공정 없이 생산하여 경제적이며, 재현성이 높아 품질이 우수하다는 장점을 지니게 됨. 따라서 a-Glucosidase(GAA) 생산 및 세포배양 기술을 확보하고자함. 효소치료제를 식물세포배양을 이용해 생산할 경우, 당사슬 구조 측면에서 유리하고 동물유래 당사슬 제거를 위한 추가공정이 필요하지 않아 생산비용이 절감됨. 본 과제에서는 GAA 효소치료제 생산 최적화를 위해 당사슬 제어, 생산공정, 배지 및 배양 기술들을 개발하고 이를 통해 가치가 향상된 효소치료제 제품 생산기술의 기반을 마련하고자 하였음. 연구 목표대비 연구결과 ▶ GAA 효소치료제 생산을 위한 형질전환 벼 세포주의 특성분석 및 기본 세포배양 조건 확립: Anoxic 조건에서 2배 이상 세포 생존도를 높일 수 있었으며, 그로 인해 배지로 분비되는 protease 양도 줄일 수 있었음. GAA 효소치료제 발현에서 일반적 탄소원인 sucrose, fructose 보다는 sorbitol을 첨가한 경우 긍정적인 영향을 미쳤고 대체탄소원으로 sorbitol을 사용할 수 있다는 결론을 얻을 수 있었음. 이 결과는 연구 성과에 제시한 특허 출원 및 등록의 근거가 되었음. ▶ 유전자재조합 단백질 대량생산을 위한 공정개발, 조건 최적화: sorbitol과 N-acetyl glucosamine 동시 첨가를 통하여 기본 조건에 비하여 70% 향상된 단백질을 얻을 수 있었음. 이는 GAA 효소치료제 생산을 위한 배양 조건 최적화를 통하여 생산성 증진이 가능함을 보여주는 것으로 학술지 논문으로 결과를 발표하였음. ▶ 식물세포 특이적인 배양시스템 및 배양기 모델 확립: 연구 기간중 확립된 배양기를 이용하여 형질전환 식물세포를 고농도로 배양하며 효소치료제를 생산할 수 있음을 확인하였음. ▶ 생산된 효소치료제의 활성, 효능, 당사슬 재현성 확인: Glycosylation 저해제로 kifunensine을 첨가하여 glycan을 조절하며, stress 완화와 당 고갈에 대한 대체 탄소원으로 sorbitol을 첨가하여 최종적으로 효소치료제 GAA의 생산을 높이고 효능향상을 위해서 최종 목표로 했던 high-mannose type glycan을 효율적으로 얻을 수 있었음. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 바이오의약 단백질관련 산업에서 최근 동물세포의 대체생산시스템으로 식물세포 배양의 기술 확보는 향후 국내 바이오산업의 국가경쟁력을 높이는데 기여할 수 있음. 본 연구의 성공적인 수행을 통한 고성능의 고부가가치 글로벌 바이오의약품의 개발은 플랫폼 기술로 활용됨으로써 국부창출에 기여할 수 있음. 학문적, 인력양성 측면에서는 세계적으로 식물세포배양을 이용한 바이오의약 단백질 생산의 중요성이 부각됨에 따라 해당분야의 선구자로서 가치를 지님. 기술적 측면에서는 세포주 개발부터 세포배양, 바이오의약 단백질 정제기술뿐 아니라 단백질의 정성정량분석 등 총체적인 연구이며, 향후 관련 분야에서 다양하게 사용할 수 있을 것임. 경제적으로는 안전한 식물세포배양 시스템의 장점을 활용하여 효소치료제 시장에서 확고한 입지를 확보하여, 향후 국내 바이오의약 산업에서 질적 향상 및 가격경쟁력 확보를 이룰 수 있을 것임. 또한 당사슬 조절을 통한 고성능 바이오의약품의 개발에 대한 연구는 궁극적으로 국내의 경쟁력 있는 바이오의약품 개발의 기반이 될 것이며, 국내 바이오의약 산업 활성화 및 국내외 시장 진출 기반확보에 기여할 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 2p) |
