일반기술

인삼세포배양에 의한 ginsenoside의 생산

최근 선진국에서는 생물공학 기술중 하나인 기내배양에 의하여 식물조직과 세포로부터 2차대사산물들을 분리 추출하여 의약품, 생리활성물질, 화장품원료, 색소, 건강식품 및 향신료 등의 생산에 이용하려는 연구들이 활발히 진행되고 있으며 몇몇 식물에서는 실용화 단계에 있다. 세포배양에 의한 2차대사산물의 생산은 세포주의 선발, 6-7년여에 걸친 세포의 안정화 과정, 식물세포의 생장속도조절, 2차대사산물의 생성을 증진시키는 과정 및 2차대사산물의 분리, 정제 및 bioassay 등의 일련의 과정을 거쳐서 500-600L의 대형 발효조를 이용하여 기업화 과정으로 진입하게 된다. 특히 인삼은 다년생 약용식물로서 파종에서 수확까지 5-6년이 소요되며 기후, 토양조건, 재배관리 등의 어려운 환경여건 때문에 안정되게 인삼을 생산할 수 없는 실정이다. 최근에는 일본, 러시아뿐만아니라 독일에서도 ginsenoside고함유 인삼세포주를 선발하여 발효조를 이용한 대량생산체계를 확립한 실정이다. 본 연구에서는 2차년도에 선발한 인삼세포주 KGC 2, KGC 15 및 KGC 16의 세포생장안정화와 재배인삼의 ginsenoside Rb1, Re 및 Rg1와 캘루스의 ginsenoside분획과 일치하는가를 검증하였던바 기선발된 인삼세포주는 계대배양회수에 따라서 생장과 ginsenoside의 함량에 많은 변화가 있었다. 그러나 캘루스에서 합성된 ginsenoside Rb1, Re 및 Rg1은 재배인삼의 ginsenoside Rb1, Re 및 Rg1과 동일하였다. 4.5L bioreactor를 가동하여 인삼세포주KGC 13세포주를 배양하였으며, 대량배양시 KGC 13세포의 생장특성을 구명하였다. KGC 13세포주의 배지내 수소이온 농도는 배양시간에 따라서 감소하였으며, 당 농도는 세포배양 21일이되면 4.0%로 다소 증가하였다. 4.5L 액체배양시 KGC 13세포주는 산소소모가 거의 없는 세포주였다. 4.5L의 액체배양시 KGC 13세포주의 세포생장은 새로운 배지를 첨가할 때마다 현저하게 증가하였으며, 배양시기별로 총 ginsenoside의 함량은 9.99, 19.08과 34.49mg/g dry weight로 증가하였다. M1stage보다 M3 stage에서 ginsenoside분획 Rb1은 4.5배, Rb2은 5배, Rd은 2.8배, Re는 5배 그리고 Rg1은 1.9배가 증가하였다. Agrobacterium rhizogenes 두 균주를 인삼 disc에 접종하여 인삼모상근을 유기시켰으며 생장이 매우 빠른 모상근 세포주 B15 line을 선발하였다. 인삼모상근은 식물호르몬을 첨가하지않은 MS배지를 사용한 현탁배양시에도 air bubble type의 5L 발효조에서도 생장이 왕성하였다. 인삼 현탁배양에서 생장 pattern이 다른 6종류의 모상근을 선발하였다.