초록 ▼

본 연구는 형질전환 식물세포를 이용한 고부가가치 바이오의약 단백질 생산을 위한 bioreactor 운전 전략을 개발하는 것을 목적으로 수행하였다. 식물세포배양은 다른 생산 세포주에 비해 경제적이고 안전한 생산이 가능한 장점이 있는 반면, 식물세포 특이적인 배양기술의 개발이 필수적이고 배양중 생산된 단백질이 단백질분해제에 의해 분해될 수 있는 단점이 있다. 또한, bioreactor에서 재조합단백질 생산 시, 생산성 및 단백질의 품질이 여러공정변수들에 의해 크게 좌우되며, 확립된 배양공정을 생산규모로 scale-up된 사례가 적기 때

본 연구는 형질전환 식물세포를 이용한 고부가가치 바이오의약 단백질 생산을 위한 bioreactor 운전 전략을 개발하는 것을 목적으로 수행하였다. 식물세포배양은 다른 생산 세포주에 비해 경제적이고 안전한 생산이 가능한 장점이 있는 반면, 식물세포 특이적인 배양기술의 개발이 필수적이고 배양중 생산된 단백질이 단백질분해제에 의해 분해될 수 있는 단점이 있다. 또한, bioreactor에서 재조합단백질 생산 시, 생산성 및 단백질의 품질이 여러공정변수들에 의해 크게 좌우되며, 확립된 배양공정을 생산규모로 scale-up된 사례가 적기 때문에, 이에 대한 기술의 확보가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 형질전환 벼 세포를 bioreactor에서 배양하면서 다양한 공정변수가 목적단백질의 생산 및 분해에 미치는 영향을 확인하고, 이를 효과적으로 제어하고자 하였다.
총 연구기간 중 연차별 개발목표 및 핵심 연구결과는 다음과 같다.
1) 1차년도: Bioreactor에서 형질전환 식물세포 생장 및 생산 극대화를 위한 배양조건 및 배지최적화
-> Bioreactor 공정변수가 생산성 및 품질(분해)에 미치는 영향확인(3-L STR), 고농도배양을 통한 생산성증진, 당고갈 발현시스템에서 세포생존도 증진을 위한 대체에너지원의 개발
2) 2차년도: Bioreactor에서 생산성 증진을 위한 배양공정 기술 개발
-> 목적단백질의 안정화(분해억제), 단백질분해 억제 및 생산성증진 공정개발 및 scale-up 연구(10-L STR), disposable bioreactor로의 공정 확립(20-L Wave bioreactor)
3) 3차년도: 재현성 있는 bioreactor 운전 전략의 확립을 통한 배양공정의 robustness 확립
-> 개발된 공정의 scale-up 연구(20-L STR) 및 재현성확립, bioreactor 공정 및 단백질분해제에 의한 목적단백질의 분해를 판정하기 위한 분석방법 및 억제공정 확립
본 연구를 통해, 식물세포배양에서 가장 큰 문제 중 하나인 배양중 목적단백질의 분해를 공정변수의 제어와 배지최적화를 통해 효과적으로 억제함과 동시에 높은 생산성의 배양공정을 확립할 수 있었으며, 해당 배양공정의 재현성을 확인하고 이를 pilot-scale bioreactor까지 성공적으로 scale-up을 수행할 수 있었다.
본 과제의 지원을 받아 총 연구기간 동안 총 3편의 SCI논문 성과를 얻었을 수 있었다(2편 게재, 1편 게재예정(online 버전)). 특히 biotechnology and applied microbiology분야에서 상위 17%에 해당하는 biotechnology and bioengineering에 논문을 게재성과를 얻을 수 있었다. 본 논문은 2013년 9월호의 첫 화면에 게시되고 있으며, 이는 본 연구의 가치와 더불어, 그 파급 효과를 세계적으로 인정받을 수 있었다고 사료된다. 또한 차후에도 과제 수행중 얻은 결과를 통해 다수의 논문 및 특허확보를 계획중에 있으며, 2013년 하반기부터 진행중인 일반 연구자지원사업 기본연구에서 보다 심화발전된 연구를 수행중에 있다. 본 과제를 통해 얻은 결과 및 성과는 향후 식물세포배양을 이용한 바이오의약 단백질의 상업화하는데 있어 그 가능성 및 방향성을 제시할 수 있을 것이며, 나아가 플랫폼기술로서 해당 분야에서 국제적인 경쟁력을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 9