인체 적합한 항체 만들기 위한 진정성 있는 연구 펼치다
인체 적합한 항체 만들기 위한 진정성 있는 연구 펼치다
  • 김남근 기자
  • 승인 2014.07.22 11:54
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[이슈메이커=김남근 기자]
[Leading Researcher] 한국과학기술원 생명화학공학과 정기준 교수


인체 적합한 항체 만들기 위한 진정성 있는 연구 펼치다

융합과 소통 통한 항체 생산의 새로운 패러다임 제시




최근 전 세계적으로 신종 전염병이 잇따라 발생하며 이에 대한 불안감이 높아지고 있다. 다시 모습을 드러낸 조류독감, 몇 해 전 대한민국을 강타한 구제역 등 동물 바이러스 질환은 동물의 집단 폐사로 인한 엄청난 경제적 손실을 주었다. 더 큰 문제는 이들이 인체로 전염될 수 있는 변종이 나올 경우에 대한 대비가 전혀 되어있지 않다는 것이다. 




미생물 기반의 새로운 항체 생산 기술 연구

  치사율이 30%에 이르는 호흡기 질환인 ‘메르스’(MERS : Middle East respiratory syndrome)가 지구촌 보건에 또다시 적색등을 켰다. 지난 5월 12일 기준, 16개 나라에서 537명이 감염됐고 이 가운데 무려 148명이 사망했다. 이와 관련되어 세계적 과학전문 저널 사이언스지(誌)는 메르스가 동물원성 감염증(zoonosis), 즉 동물로부터 사람에게 전염되는 질병일 가능성이 높고, 그 동물은 사막의 상징 ‘낙타’라는 연구결과를 발표했다. 지난해 8월 네덜란드의 매리언 쿠프먼스 교수팀은 은퇴한 경주 낙타 50마리의 혈액을 조사한 결과 모두 메르스에 대한 항체를 갖고 있었다고 보고했다. 반면 소, 염소, 양에서는 항체가 발견되지 않았다. 이렇듯 동물 전염 바이러스가 인간으로 넘어오는 경우 엄청난 인류 대 재앙이 될 수도 있으며, 이에 대비한 항체와 같은 의약품 개발이 시급하고 중요한 실정이다.

  항체 의약품은 국제적으로 가장 큰 시장을 가진 의약단백질로서 새로운 질환에 대한 항체의 발굴 및 개량에 관한 연구가 전 세계적으로 왕성하게 이루어지고 있는 연구 분야다. 현재 항체 생산은 주로 고가의 동물세포를 기반으로 이루어지고 있으며, 이는 결국 항체 의약품의 가격 상승으로 인해 환자들에게 많은 경제적 부담을 주고 있다. 반면 미생물 기반의 생산 시스템은 동물세포에 비해 매우 낮은 비용으로 생산이 가능하지만, 현재의 기술로는 미생물에서 정상적인 활성을 갖는 항체의 생산이 어렵다는 문제점을 갖고 있다. 항체 생산에 미생물을 이용하기 위해서는 기존 항체의 개량이 우선되어야 하며, 숙주세포로서의 미생물 생산 시스템에도 획기적인 개량이 필요하다. 

  정기준 교수는 바로 이러한 문제를 해결하기 위한 연구를 진행하고 있으며, 해당 분야는 현재 Genentech, Merck 등과 같은 글로벌 제약·생명공학회사들이 경쟁적으로 연구를 진행하는 핵심 분야이다. 정 교수는 “세계 최고 효율인 ‘박테리아 기반 생산 시스템 구축 연구’를 통해 항체생산은 동물세포라는 기존의 고정관념에서 벗어나 항체 생산의 패러다임을 바꾸는데 이바지할 것으로 기대됩니다”라며 “고품질 항체의약품의 저비용 생산으로 환자들의 경제적 부담을 줄이고 더 많은 환자들이 치료의 혜택을 받을 수 있기를 바랍니다”라고 연구에 대한 자부심을 힘주어 말했다.


▲단백질 공학 연구실 구성원 : Natarajan Velmurugan (Post-doc), 장승훈, 정준구, 박종현, 이용재, 정구민, 임성순, 이재형, 최재웅 (박사과정), 유애진, 이동화, 방현배, 이윤혁, 이루진, 손연정, 김민정(석사과정), 이세화(연구원)


세계 공학 중심에 선 바이오 공학

  한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과의 정기준 교수는 지난 10여 년간 주요 의약단백질인 항체의 개량 및 생산에 관한 연구를 꾸준히 수행해오고 있다. 항체의 효율적 개량을 위한 핵심 기술 개발과 이를 이용한 탄저병 및 구제역 등의 질환 관련 항체 개발, 개발된 항체를 대량 생산할 수 있는 미생물 기반 생산 시스템 개발에 관한 연구를 성공적으로 수행해오며 현재까지 약 50여 편의 영향력 있는 논문을 발표한 정 교수는 최근 ‘젊은 아시아 바이오공학자상(Young Asian Biotechnologist Prize)’ 수상자로 선정되며 그동안의 연구 성과를 인정받았다. 

  과거 항체 및 단백질 개량을 위한 유용한 스크리닝 플랫폼을 개발하여 인체에 치명적인 해를 주는 탄저독소(anthrax toxin)에 대한 항체개발에 관한 연구를 성공적으로 수행한 정기준 교수는 한국과학기술원 단백질 공학 연구실(Protein Engineering Lab.)을 이끌며 동물 감염 바이러스 질환에 대한 항체 개발 연구를 수행해오고 있다. 최근 구제역과 관련된 항체 발굴에 성공하며 이를 이용한 고감도 진단 시스템 및 치료제로서의 개발을 위한 연구를 진행하고 있으며, 글로벌프론티어사업단의 ‘지능형 바이오 시스템 설계 및 합성 연구단’의 지원으로 항체 고효율 생산을 위한 미생물 개발에 관한 연구를 수행하고 있다. 이와 관련되어 최근 세계 최고수준의 대장균 기반 생산성을 달성하였고, 더욱 향상된 생산성을 확보하고자 연구에 매진하고 있다. 또한, 정 교수는 항체와 같은 의약단백질 개발 외에도 미생물에서 고부가가치 화합물(플라스틱, 나일론 등)의 생산을 위한 다양한 산업적 유용 효소의 개량에도 많은 관심을 갖고 연구를 진행 중이다. 

  정 교수는 “앞으로 이와 같은 합성생물학 분야가 바이오 공학에 있어 가장 핵심이 될 분야로 전망되기 때문에 저희 실험실 역시 화합물 생합성에 중요한 역할을 할 수 있는 핵심효소의 발굴 및 효소의 활성 개량에 관한 연구를 진행하고 있습니다”라며 “더불어 의학적 항체 개발 연구 외에 기존에 없었던 새로운 상업적 효소를 개량하는 연구를 진행하며 환자들에게 치료에 실질적인 도움을 주고자 합니다”라고 전했다.

  가까운 미래, 세계 공학의 중심에는 ‘바이오 공학’이 있을 것이라 확언하는 정기준 교수. 그는 모든 공학은 궁극적으로 인간을 위한 학문이기 때문에 기계, 전자, 나노, 바이오 등 학문 간의 융합과 소통을 통한 창의적인 인재 양성이 중요하다고 전한다. 이러한 정 교수의 주장과 같이 대한민국에서 창의적이고 영향력 있는 인재가 배출되어 인간의 삶을 윤택하게 만드는 진정성 있는 많은 연구가 펼쳐지길 기대해본다.




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