항생제 사용하지 않고 바이오제품 만든다

생명연, 유전자재조합 세포 선별 시스템 개발
바이오제품 제조공정 안전성 및 생산량 확대

한국생명공학연구원은 항생제를 사용하지 않고 바이오 제조공정에 사용되는 유전자재조합 세포를 고감도로 선별하는 시스템을 개발했다. 이대희 연구책임자(왼쪽), 제1저자 김성근 박사 생명연 제공

합성생물학을 이용해 항생제를 사용하지 않고 바이오제품을 생산할 수 있는 기반기술이 개발됐다. 바이오의약품, 바이오연료 등 바이오 제품 제조공정의 안전성을 높이고, 생산단가를 낮추는 데 기여할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원은 이대희 박사 연구팀이 항생제 없이 바이오 제조공정에 사용할 유전자재조합 세포를 고감도로 선별할 수 있는 시스템을 개발했다고 20일 밝혔다.

유전자재조합 기술은 특정 유전자의 배열 순서를 바꾸거나, 다른 유전자와 조합해 만들어진 새로운 유전자를 플라스미드라는 DNA 운반체에 실고, 적절한 숙주세포에 넣어 유용한 물질을 대량 생산하는 기술이다. 대표적으로 최초의 바이오의약품인 인슐린은 대장균에서 유전자재조합 기술로 만들었고, 지금도 바이오화합물이나 효소, 단백질의약품, DNA 백신 등 다양한 바이오 원료들을 생산하는 데 활용된다.

유전자재조합 기술을 활용하기 위해선 숙주세포 안에서 안정적으로 살아남을 플라스미드를 선별하는 게 중요한 데, 항생제 선별법이 널리 쓰인다. 이 선별법은 항생제 저항성 돌연변이 발생과 이로 인한 알레르기 반응 유발, 제조 단가 상승 등의 문제가 있다. 특히 바이오의약품의 경우 플라스미드의 크기가 작을수록 인체 내 전달 효율이 높고, 항원 발현량이 많아 작은 크기의 플라스미드를 선별할 수 있는 플랫폼 개발이 필요하다.

연구팀은 합성생물학을 기반으로 지능형 유전자회로를 만들어 플라스미드가 있는 세포만 선별하는 시스템을 구현했다. 이 시스템은 여러 개의 플라스미드를 동시에 선별할 수 있도록 확장이 가능하고, 매우 작은 가이드 RNA를 사용해 플라스미드 크기를 줄일 수 있어 DNA 백신 개발에 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 화장품 원료로 주로 사용되는 식물 유래 성분인 비사볼을 대상으로 한 실험에서 항생제를 이용할 때보다 선별된 플라스미드의 선별 효율이 높고, 비사볼 생산량도 많음을 확인했다.

이대희 생명연 박사는 "플라스미드 유지와 재조합 미생물 선별에 오랫동안 사용된 항생제는 내성 세균과 같은 위험이 함께 있었다"며 "앞으로 무항생제 바이오 제조공정에 적용하면 다양하게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 합성생물학 분야 국제 학술지 '뉴클레익 애시드 리서치(지난달 13일)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr