충북대(총장 김승택)는 동물바이오신약장기개발사업단(단장 축산학과 김남형 교수)이 국내 최초로 녹색형광단백질(GFP : Green Fluorescence Protein) 유전자를 삽입해 발현한 형질전환 형광 소를 생산했다고 22일 밝혔다.

사업단은 형광 해파리에서 유래된 녹색형광유전자를 소의 난자에 주입한 후 체외 수정시켜 녹색형광단백질 발현이 확인된 배반포를 대리모 40마리의 자궁에 이식했다. 이후 10마리가 정상적으로 임신됐으며 8마리는 정상적으로 태어나 녹색형광단백질이 주둥이, 발굽, 혀, 장기 등 신체 곳곳에서 골고루 발현됐다.

현재까지 생쥐, 닭, 물고기 등에 녹색형광유전자(GFP)를 주입해 형질전환 동물을 생산한 적은 있었지만 소와 같은 대동물에서 형광유전자를 이용해 성공시킨 것은 국내 최초다.

소와 같은 대동물에서는 형질전환 동물의 생산효율이 1%미만으로 100마리의 대리모에 형질 전환된 수정란을 이식했을 때 1마리의 새끼도 정상적으로 생산하기 어려울 정도로 효율이 낮았다.

그러나 사업단은 이번 연구를 통해 생산효율을 20%대로 향상시켜 대동물을 생체반응기(Bio-Reactor)로 활용, 인슐린(당뇨치료제)·에리스로포에틴(혈액생성인자) 등의 바이오 신약을 대량생산할 수 있는 기반을 구축했다. 또 이들 바이오 신약을 조기에 실용화할 수 있는 새로운 전기를 마련했다.

녹색형광유전자가 발현된 소의 생식세포와 체세포는 동물줄기세포 분야 연구에 중요한 재료로 활용될 수 있다. 녹색형광단백질이 발현되는 줄기세포는 이식시 증식·분화를 쉽게 추적할 수 있고 세포 이식 효율을 규명할 수 있다. 줄기세포를 이용한 생명형성 기작을 규명하는 연구에도 유용하게 이용될 수 있기에 관련 산업적인 활용도가 매우 높다.

이에 따라 사업단에서는 이번에 생산된 형질전환 소의 체세포를 이용해 복제동물을 추가적으로 생산하는 연구를 진행하고 있다.

이번에 생산된 형질전환소의 생산방법은 국내·외 특허권을 확보하고 있으며 특히 형질전환소의 경우 중요

한 유전자원으로 인식되고 있다. 사업단은 형질전환동물의 생산·증식관리와 활용에 대한 세부사항을 협의하고 있으며 사업단의 성과를 축산농가의 생산성 증진에 접목시킬 수 있는 구체적인 방법을 모색하고 있다.

김남형 단장은 “그동안 외국의 연구팀이 소에 외래 유전자를 도입해 형질전환에 성공한 적은 있었지만 형광유전자로 형질전환을 확인한 것은 세계에서 두 번째며 국내에서는 이번이 처음”이라며 ”형광유전자 발현이 어려웠던 것은 이 유전자를 주입하면 유산과 사산이 많았기 때문이다“라고 설명했다.

또한 “형질전환 소 생산 효율을 1%미만에서 20%대로 향상 시킨 것은 바이오신약 실용화의 성패를 결정할 수 있는 괄목할 만한 성과이며 국내 바이오산업 발전에 기폭제 역할을 할 것”이라며 “사업단이 지난 2년 동안 형질전환 동물 생산효율을 향상시키기 위해 우수 수정란의 채취, 처리, 수정란 이식, 효율적인 유전자 도입 기술 개발 등의 동물생명공학 원천 기반 기술개발에 효과적으로 투자한 결과”라고 이번 성과를 평가했다.

김 단장은 “형질전환 녹색형광 소의 개발은 본 사업단의 연구역량 발휘의 시작에 불과하며 현재 혈액생성인자, 항암치료 단백질이 생산되는 형질전환 소가 임신 중이기에 앞으로 인체 유용/치료용 단백질이 대량 생산되는 형질전환 대동물이 계속 생산될 것”이라며 “바이오신약의 실용화와 산업화를 조기에 달성해 대한민국을 동물생명공학의 메카로 만들겠다”고 밝혔다.

한편 ‘동물바이오신약장기개발사업단’은 차세대바이오그린21사업의 일환으로 지난 2011년 1월 ‘바이오신약장기 산업의 실용화’를 목표로 농촌진흥청의 지원을 받아 설립됐다. 사업단은 형질전환동물을 이용한 바이오신약의 생산과 실용화 사업 외에 면역거부반응이 제어된 형질전환돼지를 생산하고 이를 인간에게 이식할 수 있는 이종 간 이식용 바이오 장기 개발 연구를 진행하고 있다.

[ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]