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형질전환 식물체에서의 복합 단일 항체 단백질 생산
Multiple Monoclonal Antibodies Produced in a Single Transgenic Plant 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.19 no.1 = no.105, 2009년, pp.123 - 128  

안미현 (원광대학교 자연과학대학 생명과학부) ,  오은이 (원광대학교 자연과학대학 생명과학부) ,  송미라 (원광대학교 자연과학대학 생명과학부) ,  (원광대학교 자연과학대학 생명과학부) ,  김현순 (한국생명공학연구원 식물 유전 연구센터) ,  정혁 (한국생명공학연구원 식물 유전 연구센터) ,  고기성 (원광대학교 생명공학연구소)

초록
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식물 생명공학 기술을 이용해 인간에게 유용한 치료단백질 및 백신을 생산하는 것은 최근에 각광받고 있는 연구 분야이다. 식물을 이용한 유용 단백질 생산은 다른 시스템에 비하여 경제적일 뿐만 아니라 병원성 인자에 대한 안전성이 있어서 유용하다고 할 수 있다. 암세포 표면에 특이적으로 발현하고 있는 분자 와 당 구조를 각각 인지할 수 있는 두 종류의 항체를 동시에 투여하는 면역 치료는 질병의 치료를 유도하는 데 있어서 효과적일 수 있다. 본 연구는 기존에 본 연구팀에서 확보하고 있었던 두 종류의 항체 단백질(mAb CO17-1A, mAb BR55) 생산 형질전환 식물체를 이용하여 상호교배를 통하여 한 식물에서 두 종류의 항체 단백질을 모두 생산하는 식물 발현 시스템 구축에 관한 연구이다. 각기 다른 유전자를 갖고 있는 식물체로부터 수분을 유도하여 씨앗을 얻고 이 씨앗을 배양하여 완벽한 식품 개체로 성장시켰으며, 그 식물체로부터 DNA, RNA, 단백질을 분리하여 형질전환 유전자를 포함하고 있는지 여부를 확인하였다. 그 결과, 개체에 차이는 있지만, 한 식물에서 두 항체 유전자를 갖고 있음을 확인할 수 있었고, 이 유전자는 식물체 내에서 안정적으로 transcription 되었음을 확인하였다. 또한, 두 종류의 항체를 동시 생산하는 식물체에서 분리한 단백질은 한 종류의 항체 단백질만 생산하는 식물체에 비하여 수용성 단백질 단위당 항체 발현률이 높게 나타나는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 식물을 이 용한 유용 단백질 생산 효율을 높일 수 있는 시스템을 확립하였으며 앞으로 추가적으로 생산한 항체의 생물학적 활성 및 항암 효능, 당 구조 분석 등에 대한 연구용 수행한다면, 식물 생명공학적 방법을 통한 항체 생산에 대한 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

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Production of highly valuable immunotherapeutic proteins such as monoclonal antibodies and vaccines using plant biotechnology and genetic engineering has been studied as a popular research field. Plant expression system for mass production of such useful recombinant therapeutic proteins has several ...

주제어

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문제 정의

  • 확인 하였으며 3) 식물체로부터 단백질을 분리하여 항체 단백질의 발현 및 발현률 증가 효과를 확인하고자 하였다. 위와 같은 일련의 과정을 통하여 본 연구가 복합 항체 단백질을 생산하는 식물체를 확립하는데 필요한 식물 생명공학의 새로운 시스템 도입을 유도하리라 기대한다.
  • 따라서 각 유전자를 갖고 있는 식물의 상호 교배 시 유전자 전달이 용이하게 이루어지지 않은 몇몇의 식물이 있음을 확인하고 항체 단백질 발현을 확인하는 단계에서 이 식물들은 배제하였다. 또한, 각 유전자를 모두 발현하는 식물(샘플 15, 18, 19, 25, 26, 27) 중에서 RNA 발현률이 높은 식물을 선택하여 단백질 발현을 보고자 하였다. 이 결과들을 통하여 각 유전자를 갖고 있는 식물의 교배 시에 어떠한 DNA 재조합에 의하여 유전자 발현에 영향을 미치는 것으로 추측되며, 그 결과는 RNA 발현에 그대로 반영됨을 확인할 수 있었다.
  • 암세포 표면에 특이적으로 발현하고 있는 분자 와 당 구조를 각각 인지할 수 있는 두 종류의 항체를 동시에 투여하는 면역 치료는 질병의 치료를 유도하는데 있어서 효과적일 수 있다. 본 연구는 기존에 본 연구팀에서 확보하고 있었던 두 종류의 항체 단백질(mAb CO17-1A, mAb BR55) 생산 형질전환 식물체를 이용하여 상호교배를 통하여 한 식물에서 두 종류의 항체 단백질을 모두 생산하는 식물발현 시스템 구축에 관한 연구이다. 각기 다른 유전자를 갖고있는 식물체로부터 수분을 유도하여 씨앗을 얻고 이 씨앗을 배양하여 완벽한 식물 개체로 성장시켰으며, 그 식물체로부터 DNA, RNA, 단백질을 분리하여 형 질전환 유전자를 포함하고 있는지 여부를 확인하였다.
  • 이러한 식물 발현 시스템에서 가장 중요한 점 중 하나는 발현량의 증가이다. 본 연구팀은 기존에 alfalfa mosaic virus 유래의 포로모터 조절 시스템 등을 이용한 형질전환 식물체로부터 항체를 생산하는 연구에 대하여 보고한 바 있다[4, 8]. 같은 맥락으로 단백질의 post-translational modification을 유도하며 발현 량의 증가도 유도할 수 있는 ER-retention signal peptide 인 KDEL 서열을 유전자 카세트에 포함하는 연구도 진행한 바 있다[4,8].
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