일반기술

단백질 제조와 세포용해를 동일계 내에서 수행하는 방법

유도인자에 의해 목적단백질의 발현이 유도되는 목적단백질의 유전자를 함유한 용원 파지 및 유도인자에 의해 완전한 파지입자를 형성할 수 있는 유전자를 함유한 용원 파지를 감염시켜 제조된 이중용원균주(double-lysogen)로부터 서로 다른 두 개의 유도인자로 각기 다른 단백질을 순차적으로 유도함으로써 세포내 목적 단백질의 제조와 세포용해를 동일계내에서 수행하는 방법이다. 유전자조작 기술의 발전과 더불어 박테리아발현시스템을 이용하여 생체물질이 제조되었고, 재조합 단백질의 대량생산과 그 효율적 회수방법이 연구되고 있다. 유전자조작 기술에 의해 제조되는 재조합단백질을 이용할 수 있는데, 재조합단백질의 회수공정은 많은 수고와 인력을 요구하므로 최종 단가에 영향을 미치는 중요한 요소가 된다. 또한 세포내 재조합단백질을 분리하기 위해 세포를 파괴해야 하는데 열 충격, 효소나 화학물질 등을 이용한다. 즉 값비싼 장치나 화학적 생화학적 방법, 고가의 화학약품을 이용해야 하며, 궁극적으로 이 화학약품을 제거함에 있어 여과나 원심분리로 분리하는 전처리과정을 거쳐야 하는 번거로움이 상존하고 있다. 이런 문제점을 해결하고 경제적으로 재조합 단백질을 제조하기 위해, 유도인자에 의해 목적단백질의 발현이 유도되는 목적단백질의 유전자를 함유하고 완전한 파지 입자 형성에 필요한 유전자, 예를 들어 머리와 꼬리에 대한 유전자 결실 파지를 대장균에 감염시켜 단일용원균주를 제조하면 플라스미드와 DNA상태가 되어, 파지DNA는 더 많은 전사기회를 받아 목적단백질을 대량으로 생산할 수 있다. 이런 특징을 가진 단일용원균주에 완전한 파지입자를 형성할 수 있는 유전자를 함유한 용원파지를 감염시켜 이중용원균주를 제조하고 이 이중용원균주에 유도인자를 처리하여 목적단백질을 대량으로 제조한 다음 유도인자를 다시 처리하여 완전한 파지입자를 형성하게 함으로써 세포를 용해시켜 제조와 용해를 동시에 수행하는 것이다. 파지를 포함하는 용원균주가 서로 다른 면역성을 갖는 또 다른 파지에 의해 재감염될 수 있다는 사실을 바탕으로 파지 이중용원 균주를 개발하고, 이중용원 대장균으로부터 각각 다른 단백질을 순차적으로 유도시켜 세포내 단백질 제조와 세포용해를 동일계내에서 수행할 수 있는 방법을 확보하였다. 세포내 단백질의 제조와 세포용해를 동일계내(in-situ)에서 수행하는 새로운 방법으로서 이중용원 대장균으로부터 서로 다른 두 개의 유도인자로 각기 다른 단백질을 순차적으로 유도함으로써 수행하는 것이다. 유전자조작 기술에 의해 제조된 재조합단백질의 회수 시 선행되어야 할 배양액으로부터 세포분리 및 세포파괴공정이 생략됨으로써 간단히 회수할 수 있다. 환경에 존재하는 독성을 제거하기 위해 이용되는 생물반응계에 응용될 수 있을 뿐 아니라 생물공정이 이용되고 있는 유동층(fluidized bed) 기술에 이용되어 고농도로 목적생산물을 원액의 배양액으로부터 직접 분리하는 데 응용될 수 있다. 기존 화학의약품으로 치료할 수 없거나 유전병, 난치병 등에 대한 치료제로서 생물의약품의 주류를 이루고 있는 재조합단백질의 시장은 확대될 전망이다. 유전자조작 기술로 생산되는 재조합단백질의 회수공정은 복잡하고 어려워 생산단가에 중요한 영향을 미치고 있고 현재 고가의 제품으로 판매되고 있다. 본 기술은 재조합단백질의 생산단가에 미치는 기술로서 재조합단백질 시장에 대한 직접적인 영향은 없지만, 생산단가를 낮춤으로써 기여할 수 있을 것으로 보인다. 재조합단백질의 회수공정에 기존 방법을 대체할 수 있는 방법을 제시하였으며, 여러 가지의 재조합단백질에 대한 적용 가능성 여부를 확인하는 것이 필요할 것으로 사료된다. 관련 재조합단백질을 생산하는 기업에서 적용하는 것이 바람직하며, 어려움이 없을 것으로 판단된다.