[바이오타임즈] 지난해 12월 중국 우한지역에서 코로나19 바이러스가 창궐한 지 어느덧 반년이 지났다. 올해 초부터 확진자가 폭발적으로 늘어 지난 3월 WHO는 팬데믹을 선포했으며, 7월 6일 현재 전 세계 확진자는 1,140만 명을 넘어서고 있다. 이에 각국은 코로나19 바이러스에 대응하기 위한 강구책 마련에 총력을 기울이고 있다. 또한, 전 세계의 바이오 및 제약회사들도 코로나19 바이러스 백신과 치료제를 개발하는 데 다양한 노력을 펼치고 있다.

식물 분자농업으로도 백신 후보물질 대량생산 가능

코로나19 바이러스는 비말이나 물건을 만진 손이 호흡기와 접촉하면서 전파된다. 주요 증상으로는 폐렴, 호흡곤란 등 다양하며 평소에 면역력이 약했거나 고령자, 기저질환자의 경우 중증으로 이어지거나 심하면 사망에 이르기도 한다.

높은 치사율을 가진 데다 전염성까지 강한 코로나19 바이러스는 인류에게 치명적이기에 전 세계 각국의 과학자들은 이러한 코로나19 바이러스에 대응하기 위해 효과적인 치료법을 연구하고 있다. 현재 식물생명공학 연구자들도 진단 및 치료법 개발에 동참하고 있다.

식물은 지난 30여년간 의약품 개발 분야에서 진단물질과 의약단백질을 생산하는 플랫폼인 ‘분자농업(Molecular Farming)’으로 활용되었다. 식물 분자농업이란 의약적 가치가 있는 화합물을 생산하기 위해 형질전환된 식물의 유전공학적 농작물을 재배하고 수확하는 분야이다. 진단물질에 활용되는 식물 단백질은 디아맨테(Diamante), OFR, 벤트리아바이오사이언스(Ventria Bioscience) 등의 기업이 생산하고 있다. 

식물을 활용한 분자농업의 경우 아직까지는 주요 생산 플랫폼인 미생물이나 동물을 대체하지는 못하고 있다. 기존의 생산플랫폼은 지속적인 투자와 견고한 규제 체계가 갖춰져 있지만, 분자농업의 경우 이 같은 시스템이 아직 미흡하기 때문이다.

그러나 분자농업의 장점은 빠른 대처와 대량 생산이 가능하다는 것이다. 따라서 이를 활용해 틈새시장을 형성하는 방법도 고려해 볼 만하다. 특히, 최근 코로나19 사태처럼 예기치 않은 상황에서 대량의 수요를 충당할 수 있는 플랫폼이 필요한 경우, 분자농업이 그 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

식물 기반 코로나19 백신 개발 움직임 본격화

코로나19 바이러스는 자체 검출과 항체 검출로 진단할 수 있다. 자체 검출은 감염자와 전파 가능성을 파악하는 방법이며, 항체 검출은 감염자와 완치자, 면역 집단 등을 선별하는 방법이다.

최근 퀸즐랜드 기술대학(Queensland University of Technology)에서는 담배를 활용해 코로나19 바이러스 백신을 개발하고 있다. 담배는 다른 식물보다 유전자를 많이 보유해 고품질의 백신과 항체를 대량 생산할 수 있는 후보군이다.

브리티쉬 아메리칸 토바코(British American Tobacoo)도 유전자변형 담배에서 얻은 후보물질로 백신을 개발해 최근 임상시험에 돌입했다. 2020년 4월 백신 개발을 발표했으며, 현재는 정부 기관의 지원만 있다면 일주일에 100만~300만 개를 대량생산할 수도 있다고 언급했다.

메디케이지(Medicage)도 식물기반 백신 후보물질인 VLPs(Recombinant Influenza Virus-Like Particles) 개발에 성공했다. 동사는 사스의 유전체 정보를 활용해 자체 기술력으로 코로나19 바이러스 백신 후보물질 생산에 성공했다. 백신뿐만 아니라 캐나다 라발 대학(Laval University)의 감염병연구센터와 협력해 항체 생산 연구도 진행하고 있다.

캘리포니아 대학(University of California)도 식물을 활용해 코로나19 바이러스 백신을 개발하고 있다. 주목할만한 점은 연구진들이 콩(Legume) 자체의 바이러스를 코로나19 바이러스처럼 보이도록 변형시켜 면역반응을 보이도록 설계했다는 것이다.

국내에서도 식물 활용해 백신 후보물질 분리 및 정제 시도돼

해외 뿐만 아니라 국내 지플러스 생명과학 기업도 식물을 활용해 백신 후보물질 생산에 성공했다. 생산의 원리는 S단백질을 만들어내는 유전자를 식물 세포에 최적화되도록 인공합성하여 식물 발현 벡터에 삽입하고, 자체 개발한 인간화 식물체에 전달해 백신 후보물질인 돌기 단백질을 만들어내는 것이다.

이 S단백질은 현재 식물뿐만 아니라 실험쥐를 대상으로도 실험을 진행 중이다. 혈장을 분리하고 바이러스를 중화하는 항체 형성을 파악하고 있다. 향후 중화항체 형성에 성공한다면 백신 개발을 위한 임상시험의 전 단계인 비임상 시험에 돌입할 예정이다. 비임상이 진행되면 보유 중인 식물 유래 후보물질 생산을 대량생산체제로 전환할 계획이다.

코로나19 바이러스는 현재 진행형이다. 이에 대응하기 위해 전 세계 생명공학계가 백신 개발을 위해 노력하고 있으며 각국의 정부도 협력하고 있다.  그동안의 연구가 코로나19 바이러스에 대응하는 데 효과를 보였다는 것이 이미 증명되었고, 향후 유전자변형 식물을 활용해 백신을 대량생산한다면 일반 시민의 감염 공포도 어느 정도 누그러질 것으로 예상한다. 다만, 아무리 효과가 뛰어난 백신이라도 임상을 거쳐 시판하는 과정은 시간이 오래 걸린다. 따라서 앞으로도 바이러스 확산에 대응하기 위해 꾸준한 예방과 방역이 계속되어야 할 것이다.

[바이오타임즈=나지영 전문기자] news@biotimes.co.kr

나지영 기자 다른기사 보기