초록 ▼

연구개요
식물시스템을 이용해 단백질 의약품을 생산하는 분자농업은 이미 상업화된 기술이지만 다른 플랫폼들보다 강한 경쟁력을 갖추기 위해서는 우선 식물의 단백질 당화시스템을 사람의 당화시스템으로 맞춰야 함. 당화 패턴이 사람 세포와 유사한 ‘인간화 식물’의 개발은 학계 및 산업계의 공통적인 목표지만 많은 제한으로 인해 실현하지 못함. 본 과제에서는 DNA-free CRISPR/Cas9 유전체편집 기술을 이용한 인간화 식물 제작 및 식물 유전체편집 기술의 안정화, 단백질 대량생산에 적합한 상추와 담배, 그리고 발현시스템의 선별, 마

연구개요
식물시스템을 이용해 단백질 의약품을 생산하는 분자농업은 이미 상업화된 기술이지만 다른 플랫폼들보다 강한 경쟁력을 갖추기 위해서는 우선 식물의 단백질 당화시스템을 사람의 당화시스템으로 맞춰야 함. 당화 패턴이 사람 세포와 유사한 ‘인간화 식물’의 개발은 학계 및 산업계의 공통적인 목표지만 많은 제한으로 인해 실현하지 못함. 본 과제에서는 DNA-free CRISPR/Cas9 유전체편집 기술을 이용한 인간화 식물 제작 및 식물 유전체편집 기술의 안정화, 단백질 대량생산에 적합한 상추와 담배, 그리고 발현시스템의 선별, 마지막으로 FGF, EGF와 같은 고기능성 단백질의 생산 및 활성도 측정 플랫폼을 구축하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
연구의 진행을 위한 사전 작업이 예상보다 오랜 시간과 큰 노력을 요구함. 유전정보가 매우 부족한 상추의 유전정보를 RNA-seq을 통해 알아내고 이를 토대로 CRISPR/Cas9 유전체편집 기술과 융합하여 상추의 당화패턴 엔지니어링을 진행함. 아직 식물 당화패턴에 관여하는 각각 유전자가 편집된 식물체를 생성하진 못했지만, 매우 근접한 상태이며 식물에서의 고기능 단백질 발현 정제를 통해 식물기반 외래 유전자 발현시스템의 기반을 마련하여 대량으로 단백질을 생산하는 작업이 남아있음.

연구개발결과의 중요성
상추에서 시작하여 다양한 식물에서도 고부가가치 의료용 단백질을 대량생산하기 위한 시스템을 구축하고 표준화할 수 있음. 단순히 식량으로써의 가치가 아니라 고부가가치 의약품을 생산할 수 있는 신약 공장으로써의 기능을 수행하는 작물로의 인식을 통한 새로운 4차 산업 기술시대를 개척함. 개발되는 대량생산 시스템은 앞으로 스마트팜(식물공장) 시스템에 IT, BT, 및 CT 기술이 결합 된 융복합기술로 연결하여 4차 산업혁명에 상당한 이바지를 할 수 있음.
국내에서는 아직 유전자변형 작물에 대한 재배 및 생산이 금지된 관계로 제한이 되었으나, 미국과 유럽 등의 나라에서는 유전자변형 작물에 대한 규제가 완화되는 추세임. 따라서 향후 국내에서도 유전자변형 작물의 재배 및 상업화가 예상되는 관계로 사전 준비를 할 수 있음. 상당 부분의 의료용 약품들이 아직도 고가인 관계로 개발도상국의 국민은 치료의 기회가 매우 적음. 따라서 식물을 이용한 대량생산 시스템 개발은 기존의 생산되었던 고가의 의약품 생산단가를 낮추고 동시에 안정성을 높일 수 있는 시스템으로 예상됨. 식물공장을 통한 고부가가치 의약품의 대량 생산시스템은 생산 공급을 자유롭게 조절 가능하므로 갑작스러운 수요증가(유행성 질병 등)에 대한 빠른 대처가 가능함.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 외래단백질 발현 기주식물로써 상추의 장점 ... 5
• (2) 본 연구에서 제안하는 단백질들의 특징 ... 6
• (3) Subcellular targeting을 통한 단백질 축적 효율 증대 ... 7
• (4) 기타 식물에서 외래도입 단백질 고효율 발현 축적 전략 ... 8
• (5) CRISPR/Cas9 유전자편집 기술을 이용한 인간화 식물체 제작 ... 8
• (6) Viral vector 발현시스템 ... 9
• (7) 식물체 생산 단백질의 효능평가: 식물유래 당단백질 의약품 분석 시험법 및 안전성 평가법 ... 10
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 10
• 1-1. RNA Sequencing을 통한 상추 GT 유전자 확보 ... 10
• 1-2. 상추 GT 유전자편집 유도 및 확인 ... 11
• 1-3. GT 유전자편집 확인 개체 재분화 유도 ... 13
• 2. 유전체편집에 필요한 SpCas9 단백질 대량생산 및 T7E1 검증법 개선 ... 14
• 3-1. 인간화 식물체 형성을 위한 상추 종자 확보 ... 15
• 3-2. 단백질 발현용 바이러스 vector 및 상추 종자 선별 ... 15
• 4-1. 식물발현용 Growth factor 선별 ... 16
• 5-1. FGF, EGF 생활성도 테스트 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 32