[대표연구개발팀을 찾아서]당 단백질 개발 ‘국제적 허브’ 도약

⑥ 생명연 오믹스융합연구센터

차세대 의약품 ‘글라이코믹스’ 개발 수행
인체 만노즈형 생산용 효모발현 성공해


지난 2003년 인간 유전자 지도인 게놈 해독 완료와 함께 펼쳐진 포스트 게놈(genom) 시대 이후, 당 단백질 의약품 개발은 새로운 바이오 분야로서 전 세계적인 주목을 받고 있다. 미국 등 선진국보다는 후발주자지만, 향후 당 단백질 의약품 개발을 위한 국제적인 허브센터로 거듭나겠다는 당찬 포부를 가진 한국생명공학연구원 오믹스융합연구센터팀을 만났다.<편집자 주>

▲ 강현아 센터장을 비롯한 한국생명공학연구원 오믹스융합연구센터 팀원들이 활짝 웃고 있다.

▲오믹스융합연구센터란=지난해 5월 창설됐으며, 지노믹스(Genomics)와 트랜스크립토믹스(Transcriptomics), 글라이코믹스(Glycomics) 등 오믹스기법을 활용해 생명현상을 하나의 시스템 차원에서 연구함으로써 차세대 바이오 의약품 및 고부가가치 생리활성 물질을 대량생산하기 위한 핵심원천 기술개발에 나서고 있다.

강현아 센터장의 총괄 지휘 하에 권오석 박사 등 모두 16명의 연구원이 글라이코믹스 연구팀과 신호전달시스템 연구팀으로 나뉘어 당사슬 생합성 경로 분석 및 재설계, 당사슬 구조 초고속 분석기술 개발, 재조합 단백질 생산용 원핵 미생물 숙주 개발, 인간화 효모를 통한 의약용 당단백질 생산 연구 등을 수행하고 있다. 세밀한 분석을 요구하는 연구분야의 특성상 여성 연구원이 2/3 이상을 차지하고 있다.

▲ 당사슬 생합성 경로가 인간화된 효모의 제작 개념도.

▲글라이코(glyco)+오믹스(omics), 글라이코믹스에 주목=‘달다’는 뜻의 글라이코와 대량의 생명현상 데이터 분석을 특징으로 하는 학문을 뜻하는 ~오믹스의 합성어로, 생명현상에서 당사슬의 기능을 총체적, 체계적으로 밝혀내기 위한 연구분야다. 당사슬은 혈액형과 수정, 독감의 감염이나 암의 전이 등에 관여하며, 세포간 의사소통에 중요한 역할을 담당하는 등 세포의 얼굴로 불리운다.

이 분야 연구는 2003년 미국 메사추세츠공과대학(MIT)이 21세기 10대 신흥산업으로 선정할 만큼, 게놈해독 완료 후 펼쳐진 포스트 게놈(DNA로 구성된 유전정보) 시대 새로운 주목을 받고 있다. 각종 의약품 소재에 부착돼 치료 효과 촉진과 인체 내 체류시간 증대 및 생리변화 촉진, 면역반응 등에 큰 영향을 미친다는 사실도 밝혀졌다. 이에 따라 미국과 유럽, 일본 등 선진국들은 글라이코믹스 기반의 의약품 개발 연구를 경쟁적으로 수행하고 있다.

각종 연구자료에 따르면 바이오의약시장 규모는 약800억 달러로 예측되며, 이중 당사슬을 활용한 단백질 의약품이 약70% 이상을 차지할 것으로 보인다.

오믹스융합연구센터도 이 점에 주목, 당사슬 리모델링 및 융합기술 개발연구에 연구역량의 60% 이상을 투여하며 국가경쟁력 확보에 나서고 있다.

▲인체 천연형 당단백질 생산용 효모 발현시스템 개발 성공=이전까지 당단백질 생산에는 주로 동물세포를 이용했지만, 이는 시간과 비용이 많이 소요되는 등 경제성이 떨어지는 단점을 가졌다. 반면 선사시대부터 인간의 식생활에 널리 활용되고 있는 효모 숙주들은 동물세포 배양방법보다 훨씬 저렴한 비용으로 고품질의 의약용 당단백질을 대량 생산할 수 있다.

연구팀은 2006년 3월께 고부가가치의 의약용 당 단백질을 고품질, 고효율로 생산 가능한 인체형 만노즈(mannose, 천연으로 가장 널리 존재하는 당의 일종)형 당단백질 생산용 효모 발현 시스템을 개발하는데 성공했다. 이는 고부가가치를 지닌 재조합 당단백질 의약품의 비용부담을 낮추는 한편, 향후 세계 바이오약품 시장에서 국가경쟁력을 확보할 기술로 평가받고 있다. 미국 글라이코라이사가 이 분야 연구를 주도하고 있지만, 연구팀의 성과 역시 특허출원과 저명 국제 학술지 소개로 국내`외 기업들이 큰 관심을 보이는 등 세계 상위권에 버금가는 수준으로 평가된다.

▲ 당사슬 구조분석실에서 의약용 당 단백질에 붙어있는 당사슬을 분석하는 연구를 하고 있는 연구원의 모습.

▲글라이코 의약품 개발 허브센터를 꿈꾸며=연구팀은 지난 2005년부터 2012년까지 산자부 차세대 신기술 개발 프로그램으로 선정된 글라이코믹스를 이용한 차세대 의약품 개발 사업을 수행하고 있다. 당사슬 리모델링을 위한 차세대 당사슬 제어시스템 개발이 주된 과제다. 또 올해까지 3년간 과기부 21세기 신개척 프로그램인 미생물 유전체 활용기술 개발사업과 관련, 효모의 단백질 분비 및 수식조절을 위한 네트워크 통합 유전체 분석 연구도 수행 중이다.

연구팀의 최종 목표는 세계적인 바이오 의약품 원천기술 개발을 주도하는 글라이코 의약품 개발 허브센터로의 도약이다. 강현아 센터장은 “글라이코 의약품 개발분야는 세계 바이오 의약 시장의 유망분야지만, 아직 국내적인 기반은 매우 열악한 상황”이라며 “범국가 차원의 전문 연구인력 확충과 대형 연구프로젝트 기획 및 지원이 절실하다”고 밝혔다. /이희택 기자