<h1>서 론</h1><p>기존의 의약품 시장은 화학합성 의약품들이 대부분을 차지하고 있었으나, 연평균 \( 10 \% \) 가 넘는 고성장을 구가하고 있는 바이오의약품들이 전체 의약품 시장의 주력으로 빠르게 자리를 잡아가고 있다. 현재까지 개발된 대부분의 바이오의약품들은 주로 재조합 단백질들로서 2010년 시장 규모가 1,300억 달러에 이를 것으로 예상되며, 그 특성상 거대한 매출을 올리는 블록버스터 제품들에 대한 의존성이 높은 편이다. 이러한 고부가가치 단백질 의약품의 \( 60 \% \) 이상을 당사슬이 부가된 당단백질들이 차지하고 있으며, 향후 이 비중은 \( 70 \% \) 이상으로 높아질 것으로 예측 되고 있다. 이러한 당단백질 의약품의 대표적인 예로는 치료용 항체, 조혈인자 (erythropoietin; EPO), 인터페론, 과립구콜로니자극인자 (granulocyte-colony stimulating factor; G-CSF), 난포자극호르몬, 효소 치료제 등이 있다.</p><p>재조합 단백질 의약품은 유전자 조작 기술을 이용하여 제조되는 펩타이드 또는 단백질 등을 유효 성분으로 하는 의약품을 말한다. 즉, 목적 단백질을 생산하기 위해서 해당 유전자를 인체가 아닌 미생물이나 식물 또는 동물 세포 등에 도입하여 발현을 시키게 된다. 따라서, 해당 유전자가 동일하다 하더라도 이를 발현하는 생산 숙주가 다르기 때문에, 재조합 단백질은 자연에 존재하는 천연형 단백질과 번역 후 수식 (post-translational modification; PTM) 등에서 커다란 차이를 보일 수 있다. 특히, 단백질에 당사슬이 부가되는 당질화 (glycosylation) 반응은 대표적인 번역 후 수식 과정으로서 생산 숙주별로 다양한 구조와 양상을 보이게 된다. 이렇게 당단백질 의약품에 부착된 당사슬의 성분과 구조가 천연형과 다를 경우에 치료 효능이나 체내 지속성 및 조직 분포가 달라지며, 인체에 연속 투여 시에 항원으로 작용하여 면역 부작용 등을 유발할 수 있다. 반대로 최적의 당사슬이 부가된 형태로 당단백질 의약품을 만들게 되면, 치료 효능과 체내 지속성이 증진되고 면역 부작용이 줄어들어서 보다 성능이 우수한 형태로 만들 수 있기 때문에 이러한 당사슬 공학 (glycoengineering) 연구가 활발히 이루어지고 있다. 현재, 재조합 단백질 의약품을 생산하는 발현 숙주로는 균주 조작이 용이하고 경제적인 생산이 가능한 대장균이나 효모와 같은 미생물들을 일차적으로 고려하지만, 인체 유래의 복잡한 당단백질들을 활성형으로 생산하기 어려운 문제점들을 갖고 있다. 대장균은 소포체 (endoplasmic reticulum; ER)와 골지체 (Golgi apparatus)와 같은 소기관이 없는 원핵생물로서 당사슬 부가 능력이 없으며, 진핵생물인 효모는 당단백질을 생산할 수 있지만 인체 주입 시 면역 부작용을 일으키는 고-만노스 타입 (high-mannose type)의 당사슬이 부가되는 문제점을 갖고 있다.</p><p>따라서, 현재 대부분의 의약용 당단백질들은 인간과 비슷한 당사슬이 부가되는 CHO (chinese hamster ovary) 세포 등의 동물세포에서 주로 발현되고 있다. 그러나, 생산세포주 개발에 걸리는 긴 시간과 고가의 생산 비용, 인간에게 해로운 바이러스와 프라이온 등의 오염 가능성 등 심각한 문제점을 안고 있다. 한편, 식물의 경우 저비용으로 대량의 단백질들을 바이러스와 프라이온 등의 오염 없이 목적 단백질을 대량으로 생산할 수 있는 녹색 생산기술로써 커다란 잠재성을 갖고 있다. 하지만, 소포체에서 초기 \( N \)-당질화 과정 이후에 식물의 골지체에서 진행되는 당사슬 수식 과정이 인간과 달라서 식물 특이적인 당사슬 가지가 부가된다. 이러한 식물 특이적인 당사슬은 인체 주입시 엘러지와 같은 면역 부작용을 유발할 가능성이 있기 때문에 식물 특이적인 당사슬 생합성 경로를 제거하고, 인간 유래의 당전이 효소 (glycosyltransferase)를 도입하여 인간과 유사한 당사슬 생합성 경로를 구축하기 위한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 총설에서는 당단백질에 주로 부가되는 당사슬 의 형성에 관한 소개를 하고, 이렇게 부가된 당사슬이 실제 당단백질 의약품의 치료 효능과 체내 지속성 등에 미치는 영향에 관해서 소개하고자 한다. 이러한 내용은 재조합 단백질을 생산하기 위한 녹색 생산기술로써 주목받고 있는 식물발현 시스템을 고부가가치의 의약용 당단백질 생산 시스템으로 개발하는데 유용한 기반 정보로 활용될 수 있을 것이다.</p>
기존의 의약품 시장은 무엇이 대부분을 차지하고 있었나?
화학합성 의약품들