[주목! e기술] 식물로 코로나 잡는다 ‘그린백신’

[이데일리 송영두 기자] 동물이나 미생물이 아닌 식물로 백신을 만드는 연구가 한창이다. 특히 식물을 활용한 코로나19 백신개발 연구도 진행되면서 그린백신 기술이 주목받고 있다. 식품의약품안전평가원이 발간한 ‘식품 플랫폼 백신 개발을 위한 정보집’을 통해 그린백신에 대해 알아본다.

정보집에 따르면 식품 플랫폼 백신은 기존 동물세포 및 미생물 세포 배양 대신 식물세포 배양 또는 형질 전환 식물체를 이용해 생산되는 경제적이면서 효율적인 백신이다. 1989년 식물체에서 항체 생산이 가능하게 되면서 항체, 백신, 효소 등의 생산에 관한 연구가 빠르게 활성화되고 있다.

특히 식물체의 당쇄화, 단백질 타겟팅 등의 기술을 고려한 치료제, 항체 등에 비해 백신 개발에서는 기존 재조합백신 항원을 더욱 빠르고 안전하게 생산할 수 있다. 또한 에이즈, 간염 등 우수한 백신 항원을 찾아내지 못한 질병에 대한 새로운 항원 단백질 스펙트럼을 넓혀나갈 수 있는 방식으로도 각광받고 있다.

식물 백신은 2006년 미국에서 처음으로 상용화됐다. 식물에서 생산된 뉴캐슬 바이러스에 대한 동물 백신이 개발된 것. 2012년에는 식물세포에서 생산된 고셔병 치료제가 처음으로 승인됐다. 이후 전 세계적으로 다양한 식물 플랫폼 백신 개발 연구가 활발히 진행 중이며, 일부는 임상시험을 통해 안전성 및 유효성 평가가 진행되고 있다.

(자료=식품의약품안전평가원)

안전하고 우수하고 빠르다

식물 백신은 기존 백신 대비 안전하고 효능이 우수하다. 기존 백신은 생산에 이용되는 미생물과 동물세포가 생산과정에서 병원균 및 독성물질 오염 문제가 우려되지만, 식물은 사람과 계통상 거리가 멀어 거의 감염되지 않아 상대적으로 안전하다. 화학합성의약품에 비해 부작용이 적고 효능이 우수하다.

또한 식물 백신은 동물세포 배양처럼 대규모 공정 투자가 필요하지 않다. 배양조건이 까다롭지 않아 초기 비용이 상대적으로 훨씬 저렴하고, 단기간에 백신의 대량 생산이 가능해 감염병에 대한 신속한 대응이 가능하다. 인플루엔자 백신은 계란에서 생산 기간까지 6~7개월이 소요되지만, 식물 기반 인플루엔자백신은 3~5주면 백신 생산이 가능하다.

바이오앱 식물 플랫폼 생산 시스템.(자료=식품의약품안전평가원)

유럽과 미국이 주도, 국내선 바이오앱이 선두

2019년 형질전환체 관련 논문 3027건 중 식물 플랫폼 재조합단백질 생산 관련 연구는 424건이다. 백신, 항원, 항체를 포함한 논문은 약 200여건에 달한다. 관련 연구는 독일과 영국 등 유럽이 전체 50% 이상을 차지하고 있고, 그 뒤를 미국이 약 16% 정도 차지하고 있다. 중국은 6.5%, 일본 4%, 한국은 3% 정도로 16위에 해당한다.

현재 식물 플랫폼 의약품은 20여 종이 판매 승인 또는 임상시험 중에 있다. 미국 도우 아그로사이언스사는 수의용 뉴캐슬 백신을 개발해 2006년 2월 미국 농무부(USDA)로부터 최초로 허가를 받았다. 하지만 시장에 판매되지는 않았다. 이스라엘 프로탈릭스 바이오테라퓨틱스는 고셔병 치료제를 개발해 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받았고, 전 세계 판매권은 화이자가 획득해 관심을 받았다.

또한 미국 맵 바이오파마슈티컬, 리프바이오, 캐나다 디파이러스, PHAC(Public Health Agency of Canada), 미국 정부가 합작해 담배식물 기반 에볼라바이러스 항체 칵테일 치료제를 개발했다. 미국 페로텍은 식물 유래 사이토카인을 판매하고 있고, 스웨덴 아그렌벡사는 2012년부터 식물 유래 고부가가치 재조합단백질을 판매하고 있다.

국내에서는 2011년 설립된 바이오앱이 2019년 세계 최초로 형질전환 식물에서 생산한 돼지열병 마커백신 품목허가를 받아 식물 백신 상용화 가능성을 확인했다. 현재 결핵, 지카, 코로나19 백신을 개발 중이다. 2014년 창업한 지플러스생명과학은 유전자가위 기술로 당패턴 엔지니어링 된 기주식물을 이용해 바이오시밀러를 생산, 바이오베터와 코로나19 식물 백신을 개발 중이다.