<h1>서 론</h1><p>치료용 단백질 (therapeutic protein)은 일반적으로 진핵 세포인 동물세포 및 곰팡이, 그리고 원핵세포인 박테리아 등의 형질전환을 이용하여 생산될 수 있다 (Pen 1996; Ma and Vine 1999; Ma et al. 2003; Ko et al. 2005). 하지만 이러한 단백질 생산방법은 발현조건 등에 따라 단백질의 분리 및 정제가 매우 어렵고 고가의 생산비용 등으로 인하여 많은 단점들을 가지고 있다 (Bakker et al. 2001; Ko et al. 2005). 때문에 최근 발전하는 식물생명공학기술과 재조합 단백질 기술의 출현으로 식물을 이용하여 진단 및 치료용 항체 생산을 하기 위한 새로운 발현 시스템의 연구가 활발히 진행되고 있다.</p><p>지금까지는 식물체 자체가 가지고 있는 2차 대사산물 중 유용물질로 이용될 수 있는 것들에 중점을 두고 많은 연구가 진행되어 왔지만, 안정한 형질전환 식물체가 보고된 이래 (Fraley et al. 1983; Horsch et al. 1984), 식물 시스템을 이용하여 치료용 단백질을 발현할 수 있음을 인식하여 고부가가치의 다양한 치료용 단백질을 경제적으로 저렴하고 안전하게 생산할 수 있는 생산시스템으로의 연구가 진행되고 있다 (Kusnadi et al. 1998; Ko and Koprowski 2005).</p><p>식물을 이용한 치료용 단백질을 생산 사람에게서 발견되는 병원균 위험의 감소, 여러 다양한 식물 바이오 매스의 높은 수확률, 또한 미생물배양이 가지고 있는 번역 후 변형 (post-translational modification)의 여러 문제점도 해결 할 수 있으며, 씨앗이나 다른 저장기관에서의 생산을 통한 보존의 용이성과 같은 경제적 측면 등의 여러 장점을 가진다 (Gomord et al. 2005). 또한 고등식물들은 진핵세포로서 동물세포가 가지고 있는 소포체 및 골지체가 존재하고 있어 당 단백질의 활성 (bioactivity)에 있어서 중요한 단백질 접힘 (folding), 단백질조합 (assembly) 및 당화 (glycosylation) 과정을 할 수 있다. 비록, 식물과 동물 사이에 코돈 선호도 (cordon usage)나 번역 후 변형과정에서 약간의 당화과정의 차이가 있기는 하지만, 미생물과 비교해 볼 때 식물은 동물세포와 매우 유사한 점을 더 많이 가지고 있다.</p><p>때문에, 최근 식물을 이용하여 항암 (anti-cancer) 혹은 항 바이러스 (anti-virus) 효능을 지닌 항체를 식물에서 대량생산하기 위한 연구가 활발하게 진행 중이다 (Ko et al. 2003; Ko et al. 2005; Brodzik et al. 2006). 현재 이와 같이 식물 시스템을 이용하여 생산된 의약용 단백질을 식물 유래 의약품 (plant-derived pharmaceuticals: PDPs) 혹은 식물 기반 의약품 (plant-made pharmaceuticals: PMPs)이라 일컫는다 (Ma et al. 2005; Gomord et al. 2005).</p><p>하지만 식물발현시스템이 갖고 있는 여러 장점들에도 불구하고 낮은 발현 수준과 식물조직배양을 이용한 배지 내로의 낮은 분비 효율, 분비 후 배지 내의 단백질의 불안정성 등의 단점을 가지고 있다. 이로 인해 의료용 단백질의 생산을 위해 식물발현시스템을 상업화한다는 것은 많은 문제점을 해결하지 않고서는 아직까지도 어렵다 할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 유전자 단계에서 발현하고자 하는 단백질 생산을 궁극적으로 높일 수 있는 강력한 프로모터의 개발 및 이용, 분비 효율을 촉진시킬 수 있는 식물세포발현시스템의 확립, 뿐만 아니라 발현 후 발생하는 단백질의 변성 억제 및 식물세포 내의 저장성효율 증가 등을 위한 연구가 필요하다.</p><p>본 논문에서는 식물 시스템을 이용하여 의료용 단일항체를 생산할 때의 잠재적인 이점과 한계를 고찰하고 기술적 극복방안을 살펴보고자 한다.</p>
식물발현시스템의 단점은 무엇인가?
낮은 발현 수준과 식물조직배양을 이용한 배지 내로의 낮은 분비 효율, 분비 후 배지 내의 단백질의 불안정성 등