국내 연구진, 항생제 없이 유전자재조합 플라스미드 선별 시스템 개발

제1저자 김성근(왼쪽) 박사와 연구책임자 이대희 박사. /생명연

국내 연구진이 항생제 없이도 유전자재조합 플라스미드를 선별하는 시스템을 개발했다. 바이오제품 생산 시 항생제 사용을 줄이는 기술로 주목받는다.

한국생명공학연구원은 합성생물학연구센터 이대희 박사 연구팀이 항생제 없이도 바이오제조 공정에 사용할 유전자재조합 세포를 고감도로 선별하는 시스템 개발에 성공했다고 19일 밝혔다.

유전자재조합 기술은 특정 유전자의 배열 순서를 바꾸거나 다른 유전자와의 조합을 통해 만들어진 새로운 유전자를 플라스미드(plasmid)라는 DNA 운반체에 싣고, 이를 적절한 숙주 세포에 넣어 유용한 물질을 대량생산하는 기술을 말한다. 플라스미드는 세포 내에서 염색체와 별도로 존재하면서 자기 스스로 복제할 수 있는 DNA이다.

이 기술을 이용해 최초의 바이오의약품인 인슐린을 대장균에서 만들 수 있었다. 현재도 바이오화합물, 효소, 단백질의약품, DNA 백신 등 다양한 바이오 원료들을 생산하는데 널리 활용되고 있다.

유전자재조합 기술을 쓰려면 숙주 세포 안에서 안정적으로 살아남을 플라스미드를 선별하는 것이 중요한데, 가장 널리 사용되는 것이 항생제 선별법이다. 숙주 세포에 항생제를 처리했을 때, 항생제에 저항해 살아남는 세포를 선별하는 것이다. 하지만 이 방식은 항생제 저항성 돌연변이 발생과 이로 인한 알레르기 반응 유발, 제조단가 상승 등의 문제가 있다.

생명연 연구팀은 합성생물학을 기반으로 지능형 유전자회로를 만들어 플라스미드가 있는 세포만 선별하는 시스템을 개발했다. 크리스퍼 유전자가위 간섭 기술(CRISPRi)을 이용해 플라스미드가 있는 경우 세포가 생존하며 선별되는 원리를 이용했다.

연구책임자인 이대희 박사는 “플라스미드 유지 및 재조합 미생물 선별에 오랫동안 사용된 항생제는 내성 세균과 같은 위험이 함께 있었다”며 “이번에 개발한 기술은 이런 문제를 합성생물학 기술을 이용해 해결한 것으로 앞으로 무항생제 바이오제조 공정에 적용하면 연관 산업에서 다양하게 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

참고자료

Nucleic Acids Research, DOI : https://doi.org/10.1093/nar/gkac1104

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