[논문]식물세포배양에 의한 항암제 Paclitaxel의 대량 생산

최형균; 손주선; 나광휘; 홍승서; 박연성; 송재영

doi:10.5010/jpb.2002.29.1.059

식물세포배양에 의한 항암제 Paclitaxel의 대량 생산
Mass Production of Paclitaxel by Plant Cell Culture 원문보기

식물생명공학회지 = Korean journal of plant biotechnology, v.29 no.1, 2002년, pp.59 - 62

최형균 (삼양제넥스 생명공학연구소) , 손주선 (삼양제넥스 생명공학연구소) , 나광휘 (삼양제넥스 생명공학연구소) , 홍승서 (삼양제넥스 생명공학연구소) , 박연성 (삼양제넥스 생명공학연구소) , 송재영 (삼양제넥스 생명공학연구소)

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Samyang Genex succeeded in commercialization of anticancer agent-paclitaxel by plant cell culture technology. The core technology of Samyang Genex relating paclitaxel production includes cell line development, cell line preservation, cell culture, scale-up technology, and purification technology. On the basis of the research, Samyang Genex built the factory operated by CGMP (current good manufacturing practice). The paclitaxel-Genexol$^{TM}$-is commercially available in Korea, and it will be launched to world market including USA after approval of US FDA.

주제어

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문제 정의

고농도 세포와 당이 paclitaxel에 미치는 영향을 알아보았다. 초기 당농도를 6%로 하였을 때 높은 paclitaxel 생산성을확인할 수 있었다.
본 실험에서는 우선 각 온도별 세포증식도를 알아보았고, 그 결과를 바탕으로 배양중간에 배양온도를 변화시켜 주는 공정을 고안하게 되 었다 (Choi et al. 2000b). 실험 결과, 세포증식은 24℃에서 가장 우수하였고 그보다 낮거나 높은 온도에서는 세포증식이 저해되었다.

제안 방법

2001). 또한 computer simulation을 통하여 발효조 내에서의 대량 배양환경을 최적화하였고 (Figure 2),immunolocalization 실험을 하여 배양액에서 paclitaxel0]존재하는 곳을 밝혀 낸 후 (Figure 3) 대량 추출정제공정을 개발할 수 있었다. 최근에는 paclitaxel 생합성 과정을 조절하는 metabolic engineering 방법으로 paclitaxel 의 생산성을 더욱 높이는 연구를 진행중이다.
식물세포의 증식과 이차대사산물 생산에 중요한 영향을 준다고 알려져 있는 여러 종류의 당성분들을 실험해 보았다 (Choi et al. 2000a). Sucrose를 day 7 일째 1%, day 21 일째 3%를 첨가하여 세포 성장 기간을 연장하였을 때 높은 paclitaxel 생산성을 보였으며, 이 실험결과를 바탕으로 하여서 당의 종류를 변화시켜서 실험한 결과, sucrose를 초기당으로 하고 maltose를 첨가당으로 하였을 때 상대적으로 높은 paclitaxel 생산성을 나타내었다.

성능/효과

2000a). Sucrose를 day 7 일째 1%, day 21 일째 3%를 첨가하여 세포 성장 기간을 연장하였을 때 높은 paclitaxel 생산성을 보였으며, 이 실험결과를 바탕으로 하여서 당의 종류를 변화시켜서 실험한 결과, sucrose를 초기당으로 하고 maltose를 첨가당으로 하였을 때 상대적으로 높은 paclitaxel 생산성을 나타내었다.
일반적으로 세포의 증식 도와 이차대사산물의 생산성은 반비례하는 경우가 많기 때문에 24℃ 에서 초기 세포 성장이 이루어진 후 세포 성장을 저해할 수 있도록 온도를 변화시켰다. 그 결과 배양 21일째 29℃ 로 하여 세포 성장을 약간 지연시켰을 때 가장 높은 제넥솔생산성을 얻을 수 있었다.
Figure 1은 반연속식 공정의 대략적인 모 식도이다. 반연속식배양공정에 이용하는 경우에 회분식 배양에 비해서 높은 제넥솔 생산성을 얻을 수 있었으며 일정한기간동안에 얻을 수 있는 제넥솔의 생산량도 증가시킬 수 있었다. 반연속식 배양공정을 통하여 높은 paclitaxel 생산성을얻을 수 있었던 것은 silver nitrate의 전처리 효과 때문인 것으로 판단된다.
2000b). 실험 결과, 세포증식은 24℃에서 가장 우수하였고 그보다 낮거나 높은 온도에서는 세포증식이 저해되었다. 일반적으로 세포의 증식 도와 이차대사산물의 생산성은 반비례하는 경우가 많기 때문에 24℃ 에서 초기 세포 성장이 이루어진 후 세포 성장을 저해할 수 있도록 온도를 변화시켰다.

후속연구

기술을 확보할 수 있었다. 식물세포의 대량배양기술을 이용하여 향후 여러 의약물질을 생산하는 산업을 선도적으로 발전 시켜 나갈 수 있을 것이며, 이로써 삼양제넥스의, 나아가 한국의 식물세포배양 관련 기술 수준은 세계적인 기술로 인정받을 수 있을 것이다.

참고문헌 (11)

Choi HK, Kim SI, Son JS, Kim HR, Song JY, Kim JH, Hong SS (2001) Enhanced production of paclitaxel by semi-continuous batch process (SCBP) in suspension culture of Taxus chinensis. Enzyme Microb Technol 29:583-586

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Choi HK, Kim Sl, Son JS, Hong SS, Lee HS, Chung IS, Lee HJ (2000) Intermittent maltose feeding enhances paclitaxel production in suspension culture of Taxus chinensis cells. Biotechnol Lett 22:1793-1796

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Choi HK, Kim SI, Son JS, Hong SS, Lee HS, Lee HJ (2000) Enhancement of paclitaxel production by temperature shift in suspension culture of Taxus chinensis. Enzyme Microb Technol 27:593-598

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Kim SI, Choi HK, Kim JH, Lee HS, Hong SS (2001) Effect of osmotic pressure on paclitaxel production in suspension cell cultures of Taxus chinensis. Enzyme Microb Technol 28:202-209

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Kim SI, Choi HK, Son JS, Yun JH, Jang MS, Kim HR, Song JY, Kim JH, Choi HJ, Hong SS (2001) Cryopreservation of Taxus chinensis suspension cell cultures. CryoLetters 22:43-50

상세보기
Payne G, Bringi V, Prince C, Shuler M (1991) Suspension culture. In: Plant cell and tissue culture in liquid systems, Oxford University Press, New York, pp 146-176
Schiff PB, Fant J, Howbitz SB (1979) Promotion of microtubule assembly in invitro by taxol. Nature 22:665-667
Suffness M, Wall ME (1995) Discovery and development of taxol. In: Suffness M, (ed), Taxol: science and application, CRC Press, Boca Raton, pp 3-25
Tabata M, Fujita Y (1985) Production of shikonin by plant cell culture. In: Zaitlin M, Day P, and Hollaender A (eds), Biotech-nology in plant science: relevance to agriculture in the eighties, Academic Press, New York, pp 207-218
Wani MC, Taylor HL, Wall ME, Coggon P, McPail AT (1971) Plant antitumor agents VI. The isolation and structure of taxol, a novel antileukemic and antitumor agent from Taxus brevifolia. J Am Chem Soc 93:2325-2327

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Ushiyama K, Hibino K (1997) Commercial production of ginseng by plant cell culture. Am. Chem. Soc. 213 National Meeting, San Francisco, CA, Abstract, Pt. 1, AGFD057

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