생명硏, 차세대 의약품 원료 ‘세포공장’ 리모델링 성공
연구팀은 ‘한세눌라 폴리모르파’의 당쇄 생합성 경로를 규명하여 효모 특이적 경로를 제거하고 새로운 당쇄 수식 유전자를 도입하는 방법으로 인체 유래 만노즈형 당단백질을 생산하기 위한 숙주로 개발하는데 성공하였다(붙임 1).
‘한세눌라 폴리모르파’는 분비 발현 및 당쇄 수식 과정이 전통 효모보다 고등 동물과 유사하여 인체형 재조합 단백질 분비 생산 숙주로 각광을 받고 있으며, B형 간염 백신 등 재조합 의약품 생산에 이용되고 있음.
연구팀은 ‘한세눌라 폴리모르파’에는 효모 특이적 당외쇄 생합성의 핵심 유전자로 알려진 전통 효모의 OCH1에 대한 상동체가 다수 존재함을 발견하여 이들에 대한 기능 분석을 수행하여 당외쇄 개시 유전자 HpOCH1를 동정함은 물론 N-및 O-당쇄 수식에 모두 관여하는 신규 유전자 HpOCR1을 발견하는 성과를 올리기도 함.
금번 연구 성과는 고부가가치 인체 유래 의약용 당단백질을 고품질, 고효율로 대량생산할 수 있는 기술로서, 향후 세계 제약 시장의 주력이 될 의약용 당단백질의 생산 시스템 개발 분야에서 기술적 우위를 확보한 것으로 평가받고 있으며, 환자의 의료비용 부담을 낮춤으로써 인류 복지 증진에도 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.
최근 세계 제약 시장의 주력이 기존 화학 합성 의약품에서 바이오 의약품으로 빠르게 전환되고 있으며, 이중 대부분을 고부가가치의 인체 유래 의약용 당단백질이 차지할 것으로 예상되어 이들을 생산하기 위한 고효율의 발현 시스템에 대한 시장의 요구가 급격히 증가하고 있음.
또한, 바이오 블록버스터들의 특허 종료가 임박하여 바이오 제너릭 시대를 목전에 두고 있어 생산 원가의 가격 경쟁력이 중요하게 대두되고 있음. 따라서, 이들을 고품질, 고효율로 생산하기 위한 경제성 있는 차세대 발현 시스템의 개발이 국가 경쟁력 확보를 위한 당면과제로 주목받고 있음.
이번 연구 성과를 바탕으로 다양한 인간화 당쇄 생합성 효모 숙주들이 추가적으로 개발되어 경제성 높은 차세대 맞춤형 당쇄 제어 생산 시스템이 갖추어진다면, 향후 세계 바이오 의약 시장을 주도해 나갈 수 있을 것으로 예상됨.
연구팀은 이번 연구 성과를 이용하여 기존의 동물세포 배양 방법보다 저렴한 비용으로 치료용 재조합 당단백질을 대량생산할 수 있는 효모발현 시스템을 구축하고 있으며, 앞으로도 고가의 단백질 의약품에 대한 환자의 비용 부담을 크게 낮출 수 있는 경제성과 더불어 고품질이 보장되는 인간화 당단백질 생산기술 개발에 지속적으로 노력할 계획이다.
연구팀은 산업자원부 차세대 신기술사업(글라이코믹스를 이용한 차세대 의약품 개발)과 과학기술부 21세기 프런티어사업(미생물유전체활용기술개발사업)의 지원을 받았으며, 금번 연구성과에 대해 국내외에 특허를 출원하고, 유럽의 다국적 생명공학 기업과 기술이전을 협의하고 있음.
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