유전자의 기능을 초고속·대량으로 분석할 수 있는 신기술이 우리 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다. 이 연구결과는 세계 정상의 권위를 자랑하는 학술지 네이처 바이오테크놀로지에 커버스토리로 게재됐다.

더욱이 이 연구결과는 생명과학 연구의 경쟁력을 현저히 개선시킬 수 있음은 물론 향후 핵산의약품 시장이 본격화된 후에는 연간 210조원으로 추산되는 오리지널 의약품 시장의 주도권을 확보할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

계명대학교 의과대학 의학유전공학교실 박종구 교수와 바이오벤처기업 (주) 웰진 연구팀은 자체 고안한 새로운 형태의 LC형 안티센스 (LC-antisense)를 이용한 초고속 대용량 유전자 기능분석 시스템을 개발하고, 후속적으로 이를 응용해 56개의 간암 성장 관련 유전자를 일괄 규명하는데 성공했다고 1일 밝혔다.

이 연구결과는 네이처 바이오테크놀로지 최신호에 커버스토리로 선정됐을 뿐만 아니라 "In This Issue" 섹션을 통해 별도로 소개할 정도로 비중 있게 다뤄졌다.

이같은 성과는 과학기술부 MRC 연구프로그램과 계명대학교 및 동산의료원의 전폭적인 지원과 바이오벤처기업 (주)웰진과의 산학연계프로그램을 통해 연구에 착수한 지 5년여만에 맺은 결실이다.

박 교수팀은 이 기술의 성공적 개발로 말미암아 포스트게놈 연구분야를 전세계적으로 주도할 독자적 시스템을 확보하게 됐다고 소개했다.

최근 전세계적인 공동연구의 결과로 30억개의 인간 염기서열을 비롯해 동식물과 미생물의 게놈 정보가 속속 밝혀지고 있는 가운데 포스트게놈 시대는 "게놈정보라는 무한한 자원으로부터 누가 먼저 유용 유전자들을 대량으로 신속히 발굴해 지적소유권을 확보하느냐에 따라 미래 의약 및 생명과학 시장을 주도할 수 있다"는 명제에 따라 새로이 재편될 것이며, 이를 위해 현재 전세계 국가 및 기업들이 무한 경쟁에 돌입해 있는 실정이다.

이를 현실화하기 위해서는 우선 축적된 방대한 양의 게놈 정보로부터 유전자의 기능을 대량으로 분석하고, 이들의 기능적 네트워크를 체계적으로 밝혀야 하지만 그간의 연구성과는 기능분석에 소요되는 속도와 결과의 일관성 등에서 모두 한계를 지니고 있으며 특히 막대한 비용이 소요되는 단점이 있었다고.

박 교수팀이 개발한 이 기술은 특정 질병세포 및 조직을 대상으로 수천에서 수만개의 유전자 기능을 초고속으로 일괄 분석할 수 있는 새로운 시스템으로 선진국이 보유한 기존 기술보다 약 500배 향상된 것이라는 설명이다.

따라서 약 30∼50년이 소요될 것으로 추정됐던 포스트게놈 연구의 완성 기간을 절반으로 단축할 수 있을 것으로 기대되며 생명 및 의과학 전 분야의 국가경쟁력을 획기적으로 개선시킬 수 있을 전망이다.

박 교수 팀은 본 기술을 사용해 이미 5종의 주요 인체 암세포 성장에 관여하는 670종의 유용 유전자를 발굴했으나 현재 연구자금 부족으로 추가적 세부 연구가 지연되고 있는 상황이라고 밝혔다.

향후 정부의 적극적이고 신속한 지원이 뒤따른다면 국내 생명과학 분야 경쟁력 제고와 첨단 제약산업 발전의 기초인 원천 유전자에 대한 대규모 물질 특허 확보가 신속히 진행될 수 있을 것이라고 박종구 교수팀은 밝혔다.

이 기술의 개발은 2010년도 약 5조원 규모로 추산되는 유전자 및 기능 유전체학 시장공략과 아울러 향후 연간 210조원 규모로 추정되는 핵산의약품 및 유전자 치료제 시장의 주도권 확보를 가능하게 할 원천기술을 확보하게 됐음을 의미한다고.

한편 박 교수팀은 1일 오전 10시 계명대학교 대회의실에서 이번 연구성과에 대한 상세한 브리핑과 향후 개발 방향에 대한 기자회견을 가졌다.


※LC-안티센스(제5세대 안티센스)=안티센스 물질은 유전정보 흐름의 중간체인 전령RNA(mRNA)에 선택적으로 결합해 유전정보 흐름을 차단하는 물질로 분자치료제 개발 및 기능 유전체학의 핵심적 소재로 지난 25년간 집중적 연구개발 대상이 돼 왔다.

그러나 지금까지 개발된 1·2·3세대 안티센스 물질은 구조적으로 취약하거나 부작용을 유발해 실용화가 어려웠으나 박종구 교수팀은 이러한 문제점을 원천적으로 개선할 제4세대 안티센스 기술인 리본 안티센스를 개발, 현재 항암 및 항대사성질환 치료제를 개발하고 있다.

박 교수팀은 현재 제5세대 안티센스 기술을 추가 개발해 기능 유전체학의 연구개발 패러다임을 변경시킬 수 있게 됐다.

이번에 개발된 LC-안티센스는 단가닥 DNA 게놈을 가지는 박테리오페이지를 이용해 배양·제작한 것으로 일반적 안티센스 분자와 비교할 때 길이가 현저히 길고 자연적인 핵산으로 구성돼 있다.

이러한 분자적 특성으로 인해 안티센스 분자가 효과적으로 결합할 수 있는 부분을 찾아야 하는 고비용의 힘든 과정이 생략됐으며 더불어 많은 수의 안티센스 집단을 쉽게 제작할 수 있는 장점을 갖게 됐다.

이를 이용하면 포스트게놈 연구의 유용유전자 발굴에 소요되는 시간을 현저히 단축할 수 있다.

유용유전자의 발굴과 이에 동반된 지적 소유권의 확보는 각 나라마다 국가의 장래가 걸린 문제로 파악해 미국을 필두로 막대한 연구 개발비를 투입하고 있다.

지난 2001년 휴먼게놈 연구의 기본 결과가 발표되었을 때 향후 약 50년 정도 소요 될 것으로 추정된 바 있다. 포스트 게놈 연구를 효과적으로 추진하기 위해 그동안 다양한 방법들이 제시됐으나 유전자 기능의 신속한 대량 분석 방법이 아직 개발되지 않았다.

이번에 개발한 LC-안티센스는 치료제로 개발할 수 있는 가능성과 함께 유전자 기능분석을 대규모로 수행할 수 있는 장점을 지니고 있다.

네이처 바이오테크놀로지에 발표된 논문은 이 연구팀에서 개발한 방법을 이용, 간암세포의 성장에 관여하는 56개의 유전자를 1천200개의 일차 분리된 유전자 그룹에서 일괄 발굴했음을 나타낸다.

연구팀은 이러한 안티센스 기술을 이용해 5종류의 주요 인체 암 세포 성장에 관련된 유전자 기능분석을 수행해 이미 670종의 유전자를 발굴해 두고 있는 상황이라고 소개했다.

이는 지금까지 유용 유전자를 하나씩 발견해 발표하던 방법을 현저히 개선한 것이다. 연구팀은 지난 4년간 각고의 노력을 경주해 4만개의 각각 다른 분자를 가진 방대한 안티센스 집단의 구축과 대량생산 시스템을 고안, 당해 연도에 안티센스 집단 전체에 대한 대량 생산이 완료될 것으로 전망된다.

대량 생산된 LC-안티센스는 특정한 생물학적 기능을 분석할 수 있는 assay 시스템에 적용해 유용한 질병관련 유전자군 일괄 발굴을 가능하게 할 것으로 기대된다.

이번 기술은 유전자의 대량 기능분석을 위한 원천기반 기술로 △생명과학 연구의 경쟁력을 현저히 개선 △향후 핵산 의약품 시장이 본격화된 후 연 210조원으로 추산되는 original drugs 시장의 주도권 확보 등의 성과를 가져올 전망이다. 특히 암 세포 성장 억제제를 개발해 1차 동물실험을 성공적으로 마친 연구결과가 조만간 Oncogene에 발표될 예정이다.