실험동물 없이 식물바이러스 항체 생산·진단 한다

사람 항체 유전자 이용… 제작기간·생산비 85% 이상 줄여

[충북일보] 실험동물 없이도 사람 항체 유전자를 이용해 시험관 내에서 식물바이러스 항체를 생산하고, 진단할 수 있는 기술이 개발됐다.

현재 식물바이러스 진단에 가장 많이 사용하고 있는 항체는 동물을 이용해 생산하고 있다. 쉽게 설명하면 쥐나 토끼의 혈액에 진단하려는 병원체(항원)를 주입한 다음 혈액 속에 생성된 항체를 뽑아내는 것이다.

이 방법으로 항체를 생산할 경우 제작 기간이 6개월에서 12개월 소요되고, 동물사육 시설과 동물세포 배양시설을 갖춰야 해 비용도 많이 든다.

이를 개선하기 위해 농촌진흥청은 성균관대학교 세포공학연구팀(교수 이석찬)과 공동으로 '시험관 내 식물바이러스 항체 생산 기술'을 개발해 특허출원(특허출원번호: 10-2016-0081907, 인간 scFv 항체 파지 표면제시 라이브러리를 이용한 식물 바이러스 항체 생산 방법)했다.

이번에 개발한 기술은 사람이 갖고 있는 항체 생산 유전자로 만든 재조합 미니항체(scFv)를 이용해 특정 식물바이러스에 반응하는 항체만을 선발해 시험관 내에서 대량 생산하는 시스템이다.

인간항체 유전자를 이용해 만들어진 단백질 조합은 10억 개 이상으로 어떠한 종류의 항원에도 반응하는 항체를 생산할 수 있다.

이 항체 생산 기술이 기존 기술과 차별화된 점은 동물사육 시설 등이 필요하지 않고, 대장균을 이용해 쉽게 항체를 만들어 낼 수 있어 선발에서 목표 항체 생산까지 3주밖에 걸리지 않으며, 제작비용도 85% 이상 저렴하다는 것이다.

※용어설명

항원-항체 반응: 우리 몸 외부에서 들어오는 이종의 단백질(항원)에 대해 우리 몸에서 생성하는 단백질(항체)이 항원을 억제 시키거나 저하시키는 반응. 면역반응이 이에 속함.

재조합 미니항체(ScFV, Single-chain variable fragment) : 항체 생산 유전자의 가변부 절편을 쌍으로 연결하여 생산한 재조합 항체, 인간 항체 생산 유전자를 이용하는 이유는 생성 항체의 종류가 많아 어떠한 항원에 대해서도 이에 반응하는 항체 생성이 가능하기 때문이다.

기존 항체 생산 기간은 다클론항체 6개월, 단일클론항체는 12개월 소요된다.

기존방법은 동물의 혈액 양에 따라 항체 생산량이 결정되지만 개발한 기술은 배양하는 대장균 양에 따라 결정되므로 항체 생산량에 제한이 없어 필요한 양을 시험관에서 1주일이면 재생산할 수 있다.

특히 색깔을 나타내는 단백질이 결합된 항체를 만들 수 있는 기술도 함께 개발해 바이러스 진단 키트 생산이 쉬워졌다.

골든시드프로젝트(GSP) 사업을 통해 개발된 이번 성과는 앞으로 산업체에 기술 이전해 기존 항체를 대체하고, 저비용 고효율의 바이러스 진단키트로 출시될 예정이다.

먼저 이 기술로 제작한 '감자Y바이러스 항체'를 이용해 현장진단 키트를 올해 대량으로 생산, 내년부터 국내 감자 재배 농가에서 우선 활용한다.

중국, 베트남, 카자흐스탄, 몽골 등으로 수출을 추진할 계획이다.

특히 보고된 1천여종의 식물 바이러스에 대한 항체은행을 구축해 모든 바이러스병 감염에 조기 대응할 에정이다.

기존 식물바이러스 진단용 항체는 생산비용 등을 이유로 국내 제작이 어려워 대부분 수입에 의존하고 있지만, 저비용 고효율의 항체 생산 기술을 개발함에 따라 국내 생산이 가능해지면서 관련 산업도 활성화 될 것으로 기대된다.

구본철 고령지농업연구소장은 "최근 기후변화, 농산물 수입확대 등으로 바이러스병 발생 위험성이 증가하고 있어 바이러스 모니터링과 예방의 중요성이 높아지고 있다"며 "개발한 기술을 이용하면 식물 바이러스병에 신속히 대응할 수 있어 작물 재배 농가들의 피해를 최소화 할 수 있을 것"이라고 전했다.

/엄재천 기자 [e-mail]