누에 ‘바이오신약’으로 재탄생

■ 국민공감 녹색기술 시리즈 1 잠사·양봉편
누에와 꿀벌에 관한 놀랍고도 재미있는 이야기⑦… 누에가 만드는 바이오신약

구 태 원
농촌진흥청 국립농업과학원 잠사양봉소재과

최근 한국·일본·중국 3국을 중심으로 바이오신약(일반적으로 아스피린과 같은 알약은 합성신약으로 구분 짓고, 생물체의 생명활동 즉 생합성을 통해 만드는 약을 바이오신약이라 한다.)의 성분이 되는 유용단백질을 생산하는 ‘누에공장’ 개발이 본격적으로 시작되었습니다. 농촌진흥청 잠사양봉소재과 바이오소재연구팀에서는 누에를 살아있는 생체공장으로 이용해 고부가가치 바이오신약을 생산할 계획을 가지고 실행 중에 있는 것이지요. 이를 통해 바이오신약 시장에서 국가 경쟁력을 강화하고, 새로운 고부가가치 첨단양잠산업 창출을 목표로 삼고 있습니다.
현재 대장균, 효모, 동식물세포에 인간의 유용유전자를 발현시켜 유용물질을 생산하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 그러나 이들 각각의 발현시스템에서 유용물질을 생산하는 것에 큰 어려움이 있는 것이 사실입니다. 대장균과 효모를 이용할 경우 조작이 간편하고 대량생산이 가능하지만 정확한 단백질 활성을 기대 할 수 없습니다. 만들어 진다 해도 단백질 자체의 안정성에 큰 문제를 나타내기도 하죠. 따라서 이런 문제점 때문에 배양포유동물세포를 사용하지만 이 경우, 높은 생산비용과 낮은 생산성의 문제점이 나타날 수 있습니다. 뿐만 아니라 대량생산과 연속적인 계대배양에 한계를 보이기도 합니다. 가축을 사용할 경우에는 광우병의 원인 물질인 프리온이나 인간에게 치명적인 바이러스 등이 혼입될 수 있는 가능성이 있습니다. 물론 개체 증식과 유지에 많은 시간과 비용이 소요 된다는 점은 당연한 것이겠지요.


인간과 유사한 단백질 생산
여러 종류의 문제를 단번에 해결할 수 있는 동물생산소재가 바로 누에입니다. 누에세포는 포유동물과 아주 유사한 단백질 생산과정을 보유하고 있어 유용단백질을 손쉽게 저비용으로 대량생산할 수 있습니다. 강한 생명력과 뛰어난 적응력을 가지고 있는 관점에서 볼 때 곤충이 현대 생명과학에서 새로운 국면을 맞이하고 있다 해도 과언이 아닙니다. 때문에 곤충은 ‘생체고분자’ 및 ‘유용단백질’을 생산할 수 있는 기능을 가진 것으로 판단, 차세대에 반드시 이용돼야 할 유용한 생물소재로 인식되고 있는 것입니다. 형질전환 누에는 2000년 일본의 타무라박사팀에서 피기벡(piggybac)이라는 트랜스포존을 이용해 처음 만들었습니다.
2003년엔 인간 콜라겐 단백질이 함유된 누에고치를 생산하는 형질전환 누에를 제작함으로써 바이오신약 생산에 대한 무한한 가능성과 희망을 부여하기도 했습니다. 실제로 누에 형질전환체의 생산비율은 타 동물의 형질전환 효율에 비해서 월등히 높습니다. 배양세포 사용에 비해 생산성 또한 수십 배에서 수백배정도 높습니다. 하지만 가장 중요한 것은 누에세포는 인간세포와 유사한 단백질 생산과정을 거치기 때문에 인간과 아주 유사한 단백질을 만들 수 있어 인간형 바이오신약이 가능하다는 것입니다.

고부가가치 창출
최근 형질전환의 누에를 만드는 기술이 일본을 중심으로 한국과 중국에서도 급격하게 발전하고 있습니다. 이를 이용해 유전자 기능분석과 유용물질을 생산하는 것이 가능해졌지요. 누에는 고도로 가축화된 곤충으로 연중 대량사육이 가능하며 충체가 크고 유충 성장속도가 매우 빠릅니다.
특히 누에는 대량으로 단백질을 생산할 수 있는 견사선이라는 기관을 가지고 있기 때문에 저가로 단백질을 대량생산 할 수 있습니다. 누에는 타 동물의 사육에 비해 시끄럽게 울지 않으며 쉽게 도망가지 않는 장점이 있습니다. 독특한 냄새 또한 없어 조금만 주의를 기울이면 누구나 사육이 가능해 고부가가치를 이룰 수 있습니다. 바이오소재연구팀은 끊임없는 변화와 개혁을 통해 사라져 가는 양잠을 다시 일으키고 새로운 첨단양잠시대를 열어가기 위해 노력 할 것입니다.

본 내용은 농촌여성신문사의 기획홍보자료임.(2009.4.20)