<h2>분자농업의 현황</h2><p>분자농업은 1986년과 1990년 사이에 인간 성장 호르몬, 인터페론과 사람 혈장 알부민을 성공적으로 식물에서 발현을 시킴으로서 재조합 의약품에 대한 생산 시스템으로서 식물의 이용 가능성을 최초로 제시하였고 (Barta et al. 1986; De Zoeten et al. 1989; Sijmons et al. 1990), 1989년에는 담배의 잎에서 항체를 발현을 시킴으로서 식물에서 복잡한 형태의 치료용 동물단백질을 생산할 수 있다는 가능성이 제시되었다 (Hiatt et al. 1989). 현재 분자농업은 의약용단백질, 산업용단백질, 바이오 에너지 개발, 생분해 플라스틱 등 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다. 의약용 단백질의 경우 상업화가 되기 위해서는 임상실험을 거쳐 위해성 검사를 하여야 하는데 단계별로 임상 1상에서는 인간에 대한 위해성 검사를 실시하고, 2상에서는 소수의 집단을 대상으로, 3상에서 다수의 집단에서 실험을 실시하여 통과된 경우에 의약품으로서 사용이 가능하다. 표 1에서 보듯이 경구백신을 제외한 많은 PMP들이 임상 실험 중에 있으며 제일 가능성이 있는 PMP로는 이스라엘의 Protalix사가 당근 현탁세포 배양을 이용하여 생산하는 Gaucher병 치료제인 Glucocerebrosidase로써 판매권을 가진 대형 제약회사인 Pfizer가 6천만불에 계약한 사실은 곧 본 제품이 시장에 출현 할 것으로 기대하는 증거가 된다.</p><p>식물유래 경구백신의 개발은 이 분야의 선두주자인 Arntzen박사가 이끄는 Arizona State University의 Biodesign Reseach Team에서 Hepatitis virus B surface antigen을 담배와 감자에 발현을 시켰고, 최초의 논문은 1995년 Science 잡지에 발표한 것으로 형질전환 감자에 대장균 장독소 B subunit의 발현에 대한 것이다 (Haq 1995). 표 2에서 보듯 현재 식물용 경구백신의 경우 충치 예방을 위한 분비형 항체 백신이 유럽연합에서, 닭의 Newcastle 병 예방을 위한 백신이 USDA에서 승인 받았고 B형 간염백신 예방을 위한 식물경구 백신이 쿠바 시장에 나온 것으로 보고되어 있다. 또한 Non-Hodgkin's lymphoma에 쓰이는 항체 등은 임상실험 과정에 있다. 현재 국내에서도 식물 경구백신에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는데 인간 질병에 대한 식물 경구백신보다는 비교적 용이하고 기간이 짧게 소요되는 동물 질병에 집중하는 경향이 있다. 농촌진흥청 김종범 박사팀은 돼지열병 (돼지콜레라) 바이러스의 외피단백질 유전자를 사료작물인 알파파에 형질전환하여 그 식물체를 먹인 돼지에 바이러스를 주사로 접종한 결과 돼지 콜레라가 발병하지 않았다고 밝혔다. 또한 전북대학교 양문식 교수팀은 돼지 바이러스성 설사병 (Porcine Epidermic Diarrhea Virus), 돼지 흉막 폐렴균인 Actinobacillus pleuropneuniae, cholera toxin B subunit 등 다양한 항원단백질에 대한 식물 경구백신 개발을 진행하고 있다. 특히, 돼지설사병 및 흉막폐렴균에 대한 연구에서는 실험동물 및 목적동물에서 효능이 검정되었음을 보고하였다 (Bae et al. 2003; Lee et al. 2006; Kim et al. 2010). 전주생물소재연구소 권태호 박사팀은 돼지 콜레라 바이러스 항원유전자를 이용하여 식물 경구백신을 개발하는 연구를 진행하고 있으며, 단국대학교 황철호 교수팀은 돼지 설사병원균 (돼지 대장균 2종과 살모넬라 1종)에서 특이 유전자의 단백질을 생산하는 당근세포를 대량생산하여 당근을 먹인 돼지의 자돈에서 면역효과가 있음을 확인하였다. 또한 배재대학교 최창원 교수팀은 개 파보바이러스 (Canine parvovirus)에 대한 항원단백질을 생산하는 식물을 개발하였고, 이를 이용한 식물경구백신에 대한 연구를 하고 있다. 인간질병에 대한 식물백신의 연구로는 한국생명공학연구원 김현순 박사팀이 감자에 B형 간염 바이러스 표면 항원유전자와 치매 원인 물질에 대한 유전자를 형질전환 시켜 식물 경구백신 연구를 진행하고 있다. 특이하게도 (주) 젠닥스의 정화지 박사팀은 능성어류에 감염하는 노다바이러스의 항원단백질을 이용한 식물 경구백신에 대한 연구를 수행하고 있다 (양문식 2009).</p><p>식물-유래 산업용 단백질은 의약용 단백질들에 비해 시장으로의 진출이 빠르다. 2004년 처음으로 형질전환 식물체에서 생산되어 산업적으로 이용된 단백질은 옥수수에서 발현된 소의 trypsin으로 TrypZean이라는 상품명으로 사용되었다 (Horn et al. 2004). 최근 기름값 상승으로 식물을 이용하여 바이오 연료를 생산하는데 관심이 증가되면서 한때에 옥수수의 값이 폭등하여 사료용 옥수수의 부족현상을 보이기도 했다. 식물 세포벽의 cellulose를 분해하여 당으로 전환시키기 위한 효소인 cellulase를 옥수수에서 대량으로 생산하고 있다. 이와 같은 효소를 제외하고도 산업용 단백질로는 peroxidase, laccase가 개발되어 시장에 나와 있다.</p><p>고분자 석유화학 제품에 의한 환경오염을 막기 위한 대체 방안으로 생분해성 플라스틱 개발이 대두되었는데, 형질전환 식물체에서 처음으로 만들어진 생분해성 물질은 polyhydroxybutyrate (PHB)로 고발현을 보인 반면 식물체 생장은 저해되기도 하였다 (Poirier et al. 1992).</p>
담배의 잎에서 항체를 발현을 시켜서 어떤 가능성이 생겨났어?
식물에서 복잡한 형태의 치료용 동물단백질을 생산