<h1>식물 유래 치료용 항체 생산을 위한 기술적 고려</h1><p>식물에서 의료용 항체를 발현할 수 있는 식물생명공학 기술이 있으나 낮은 단백질의 발현율 때문에 아직까지도 산업화를 위한 어려움이 있다. 일반적으로 식물에서 의료용 단백질을 생산할 경우 대부분 계속적으로 발현되는 cauliflower mosaic virus (CaMV 35S) promoter를 이용하게 되는데, 이 경우 의료용 단백질은 전체 용해 단백질 (total soluble protein: TSP)의 \( 0.0001 \sim 0.1 \%\) 정도의 낮은 발현율을 보인다. 이와 같은 문제점은 유전자의 코돈 (codon) 최적화 (Koziel 1996), 적절한 inducible promoter 의 개발 및 고발현 promoter 의 적용 (Ma et al. 1995; De Wilde et al. 2000; Ko et al. 2003), 세포 내 미세소기관으로의 단백질 축적 (Conrad and Fiedler 1998), 혹은 엽록체 형질전환 (Ruf et al. 2001; Daniell 2002) 등의 기술을 이용하여 의료용 단백질의 발현율 및 생산수율을 증폭시킬 수가 있다.</p><p>의료용 항체의 식물세포 내에서 세포외부로의 분비는 단백질 분비과정에 관련된 신호 펩타이드 (signal peptide: SP)에 의해서 소포체 내로 들어가 시작되며, 소포체에서 folding 과 assembly 및 당화과정이 이루어진 후, 단백질이 소포체 머무름 신호 KDEL signal peptide (ER retention signal)나 다른 세포소기관으로 이동시키는 신호가 없으면 골지체로 이동되어 외부로 분비된다 (Kermode 1996). 식물세포의 소포체 내에 단백질을 머무르게 KDEL signal peptide를 항체 중쇄의 C-terminal에 부착하여 소포체에 축적시키는 경우 항체의 생산량이 10-100배 정도 증가하게 된다 (Conrad et al. 1998; Ko et al. 2003; Tekoah et al. 2004).</p><p>앞서 살펴보았듯이 식물단백질의 당단백질이 N-당화 부위에 부착되는 xylose와 fucose 당은 인간에 투여 시 allergy 반응을 유발하는 주요 항원으로서, 식물 유래의 의료용 단백질이 임상에 사용되기 위해서는 면역학적으로 과민반응을 일으키지 않게 하는 전략이 필요하다. 이러한 allergy 유발 원인인 xylose와 fucose 를 동시에 제거 할 수 있는 방법은 의료용 당단백질인 항체를 소포체에 머물게 하여 더 이상 복잡한 당이 부착되지 않게 하거나 골지체 내 xylosyltransferase나 fucosyltransferase와 같은 당화 관련 효소의 발현을 억제하는 방법 등이 있다 (Lerouge et al. 1998). 부가적으로 식물 특이적 glycan에 \( \beta\)(1,4)-galactose를 추가하게 되면 xylose나 fucose가 붙게 되는 것을 억제 할 수 있다 (Strasser et al. 2004). 최근에는 항원에 특이적으로 작용하는 부분인 항체의 중쇄와 경쇄의 가변부위 (variable region) 만을 폴리펩타이드 (polypeptide) linker로 연결한 scFv (single chain variable fragment)와 Fc 지역만을 제외한 나머지 부분을 포함하는 Fab (antigen binding frag-ment)를 제작하여 식물 유래 의료용 단백질의 당구조에 의한 면역부작용을 제거하기위해 항체 단백질의 구조 중 필요한 부분만을 발현하기도 한다.</p>
의료용 단백질의 발현율을 어떻게 증가 시킬 수 있어?
적절한 inducible promoter 의 개발 및 고발현 promoter 의 적용