미생물에 유전공학적 방법을 적용하여 생산한 의학 관련 물질

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본문내용

가 망가져서 병을 앓고 있는 소녀에게 이 효소를 합성할 수 있는 유전자를 백혈구 세포에 넣어주었습니다. 유전자 치료의 효과는 있었으나 백혈구 세포가 이미 성숙한 세포여서 결국 그 소녀는 죽었지만 유전자 요법의 가능성을 보여준 사례였습니다. ☞
14)유전공학 의약품
특정 단백질을 생산하는 세포의 유전자를 분리하여, 이것을 미생물세포 속에 넣어 미생물이 특정 단백질을 대량생산하도록 하는 기술이 유전공학기술인 것이다.
외래 유전자를 받아 단백질을 대량생산하는 숙주 미생물로 가장 많이 이용되는 것은 Escherichia coli(대장균), Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae(효모) 등이다. Escherichia coli는 유용물질을 가장 많이 만들어내지만, 세포질 내에 축적시키는 단점이 있다. Bacillus subtilis는 세포외로 유용물질을 배출해주어서 좋지만, 단백질분해효소가 많아서 생성물질의 안정성이 떨어지는 것이 흠이다. Saccharomyces serevisiae는 세포외로의 배출도 쉽고, 안정도도 높아서 좋은 반면, 생산량이 적다는 것이 단점이다.
단백질에 따라서는 대장균이나 효모가 아닌 동물세포를 이용해 배양해야하는 경우가 있다. 대표적인 경우가 CHO(Chinese Hamster Organ)이다.
1.백신의 생산
1)기존의 백신
생백신(live vaccine) 병을 일으키는 미생물의 병원성을 약화시킨 후 살아있는 채로 투여
사멸백신(killed vaccine) 병을 일으키는 미생물을 열이나 화학약품으로 사멸한 뒤 투여
단위백신(subunit vaccine) 병을 일으키는 미생물로부터 병원성을 나타내는 협막(capsule)을 추출하여 투여하는 것.
- 어느 경우든 기존의 백신은 어느 정도 병원성이 있으므로 부작용을 유발할 수 있고, 생산단가가 높다는 단점이 있다.
2)유전공학백신 : 합성백신(synthetic vaccine) 또는 재조합백신(recombinant vaccine) 미생물의 핵DNA에서 항원을 지령하는 부위만을 절단하고 대장균에 삽입, 항원을 대량으로 생산하는 방법이다.
- 예를 들어 hepatitis B virus(간염바이러스)의 외피(envelope)에 HBe항원과 HBs항원이 있고, 이중 HBs항원이 높은 면역효과를 나타내므로 이 바이러스의 핵DNA에서 이 HBs항원을 지령하는 부위만 절단, 대장균에 삽입하여 HBs항원만 생산하면, 병원성도 없고 면역효과도 높은 백신을 얻을 수 있고, Biogen사가 이같은 방법을 개발하였다.
2.림포카인의 생산
병을 일으키는 미생물이 침입하면 체내에서는 림프구(lymphocyte)가 활성화되는데, 이 림프구의 활성화단계에서 생산되는 물질이 Lymphokine이다. 이들은 체내 면역계를 활성화시킬 뿐만 아니라, killer T lymphocyte를 활성화시켜 종양세포를 사멸하게 하므로 항암효과도 있다.
1)인터페론(Interferon)
인간이나 동물은 두 종류의 바이러스에 동시 감염되지 않는다. 한 바이러스에 감염된 후 다른 바이러스에 감염되는 것을 예방하는 단백질이 생성되기 때문인데 이것이 인터페론이다. Lymphokine중 지금까지 가장 많은 연구가 진행되었고, 로슈와 제넨테크에 의해 Interferon alpha2a가 바이오젠과 셰링프라우에 의해 Interferon alpha2b가 개발되었다.
간염치료제로 사용되고 있으며, 항암제, 카포시육종치료제로 연구되고 있다.
2)인터류킨2(Interleukin2 : IL-2)
림프구와 항체가 담당하는 특이면역반응을 조절하는 cytokine이다. 원래 T lymphocyte성장인자라고 불렸으며, NK세포의 성장을 자극한다. 1971년 창업하여 바이오벤처의 효시로 불리는 세터스사가 개발했다.
3)G-CSF(과립구 집락자극인자)
과립구인 백혈구세포를 자극, 백혈병 치료제, 항암보조제(암화학요법이후 골수회복을 빠르게 하기위해서)로 사용 1986년 Amgen에서 클론. 현재 한국의 한미약품은 형질전환 흑염소를 통해 G-CSF를 생산하는 방법을 연구중이다.
4)GM-CSF(과립구 대식세포 집락자극인자)
두 종류의 중요한 백혈구를 자극, 암환자, 에이즈환자의 면역결핍치료 지네틱스사에서 클론
5)Tumor necrosis factor(TNF 종양괴사인자)
자연면역반응(innate immunity)을 매개조절하는 cytokine 그람음성세균에 대한 반응의 주된 매개자이다.
3.기타 단백질의 생산
1)호르몬
당뇨병치료제인 재조합인슐린이 Genentech에 의해 개발되었다. Genentech는 76년 설립되어 78년에 바이오벤처기업 최초로 IPO(기업공개)에 성공하였다. 왜소증치료제인 인간성장호르몬(human Growth hormone)이 역시 Genentech에 의해 79년 클론되었고, 일라이 릴리에 의해 발매되었다.
2)혈액응고단백질
혈우병환자에게 결여된 인자8(Factor8)이 유전공학적으로 클론되었다. Genentech는 포유동물세포에서 클론하여 Bayer에 기술이전했으며,
Genetics는 햄스터신장세포에서 배양으로 획득하였다.
3)항혈전제
혈액의 응고를 막는 효소가 plasmin이고 그 전구체가 plasminogen이다. plasminogen을 plasmin으로 활성화시키는 효소가 Urokinase인데 소변에서 수집하고, 추출 및 정제하는데 어려움이 많았다. Genentech는 tPA(tissue plasminogen activator 조직형플라스미노겐활성인자)를 유전공학으로 획득하여 Activase라는 상품명으로 발매, 심장마비환자에 적용하고 있다.
4)EPO(erythropoietin)
천연적으로 신장에서 생산되어 적혈구 생산을 촉진하는 물질이다. 신장투석환자에게서 발생하는 빈혈에 사용된다. Amgen은 Genentech보다 늦은 1980년 설립되고 1983년에 IPO(기업공개)되었으나 EPO를 1983년 클론하는 데 성공하여 Genentech보다 먼저 상업적 성공을 거두었다. EPO하나만으로 수조원의 매출을 거두는 거대품목이 되었다. 현재 한국의 조아제약은 형질전환돼지를 통해 EPO를 생산하는 방법을 연구하고 있다.

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미생물학,   미생물,   간호학