우리얘기

HAUSP 효소와 펩타이드 vif1과 vif2의 복합체 입체구조

일반적으로 항암치료는 p53이라는 암발생 억제 단백질의 발현을 통해 진행됩니다.

한국생명공학연구원 김명희 박사팀이 암발생 억제기능을 수행하는 단백질 p53을 안정화 시키는 물질을 발견해 신규 항암치료제 개발의 발판을 마련했습니다.

암을 유도한 쥐에 대한 vif1, vif2 펩타이드의 암억제 효과

특히, 현재 미국에서 임상 개발중인 p53의 안정화 항암치료제인 Nutlin-3a 보다 더 강력한 잠재성을 지니고 있어 새로운 항암치료제를 제시했습니다.

MDM2에 의한 p53의 분해 (왼쪽)와 vif1, vif2 펩타이드에 의한 p53의 안정화 (오른쪽)

 용  어  설  명

KSHV :
Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV)는 암발생 바이러스로 기회감염 병원체(opportunistic pathogen)로 분류된다.
그 이유는 정상적인 면역 기능을 갖고 있는 사람에게는 질병을 야기하지 않지만 HIV(human immunodeficience virus)에 감염되어 면역계 기능이 약화되거나 장기 이식 수술 후 면역억제제 복용으로 면역계 기능이 취약한 사람들에게 질병을 야기할 수 있기 때문이다.
KSHV에 의해 발병하는 대표적인 암으로는 에이즈 환자에게서 가장 흔하게 발병되는 카포시육종과 같은 악성 피부암이 등이 알려져 있다.

vIRF4 :
KSHV의 바이러스 인터페론 조절인자 (viral interferon regulatory factor) 중 하나로 주로 숙주의 인터페론-매개 선천성 면역을 저해하는 것으로 알려졌다.

p53 :
p53 단백질은 전사인자 (transcription factor)로서 세포의 사멸에 관여하는 유전자의 발현을 조절하여 암 세포와 같은 비정상적인 세포의 발생을 효과적으로 차단함으로써 암 발생 억제 기능을 수행한다.
정상세포에서 p53의 세포사멸조절 활성은 엄격하게 통제되고 있다.
p53 기능의 소실은 종양발생의 중요한 단계로 50% 이상의 암환자가 p53의 기능 이상이 있는 것으로 알려져 있다.

MDM2 :
p53의 세포내 주준을 조절하는 단백질로 p53을 유비퀴틴화 할뿐만 아니라, 스스로를 유비퀴틴화(self-ubiquitination) 하기도 한다.
세포내에 p53이 많을 경우 MDM2의 발현이 증가되고 증가된 MDM2는 p53의 유비키틴화를 촉진하여 분해시키므로 p53과 MDM2는 자동조절경로 (MDM2-p53 autoregulatory loop)를 통하여 세포내에서 서로의 농도를 조절한다. MDM2-p53의 세포내 밸런스의 파괴는 세포의 비정상화 또는 암을 유발하는 것으로 알려져 있다. 실제로 암세포에서 MDM2의 발현이 높다고 보고되었다.

Nutlin-3a :
Nutlin-3는 MDM2에 결합해 MDM2와 p53 단백질 간 결합을 저해하는 소형분자 화합물로서 고형암 등의 치료를 위해 현재 임상에서 개발 중인 항암 약물이다.

NK 세포는 암세포를 제거하는 인체 내 면역세포인데, 암환자에서는 이러한 면역세포들의 활성화가 억제되어 있습니다.

인체 내에서 NK 세포가 암세포를 없애기 위해서는 암세포를 죽이는 퍼포린, 그랜자임을 스스로 생산하고 분비하여야 하는데, 이들 살상인자의 조절기작은 그동안 밝혀지지 않았습니다.

효과적인 암 치료를 위해서는 NK 세포와 같은 면역세포들의 활성을 최적화시키는 방법이 중요합니다.

이에 세계 각국에서는 인체 면역세포를 활용한 항암 세포치료제 개발을 진행 중인데요.

한국생명공학연구원(KRIBB) 면역치료제연구센터 최인표 박사와 김태돈 박사가 항암 면역세포인 NK세포(Natural killer cell: 자연살해세포) 활성에 핵심적 역할을 하는 신규 마이크로RNA(microRNA)를 발굴하고 그 기능을 규명했습니다.

싸이토카인으로 NK세포를 활성시 증가되는 퍼포린, 그랜자임

연구팀은 NK세포 활성시 조절되는 마이크로 RNA를 알아내고 이들 중 miR-27a가 이들 살상인자를 조절하는 가장 중요한 인자임을 밝혀냈습니다.
 
마이크로 RNA는 세포내에서 단백질 생산의 모체가 되는 메신저 RNA에 직접 결합하여 메신저 RNA에서 단백질 생산을 조절하고, 나아가 메신저 RNA 자체의 분해를 유도하는 작은 크기의 RNA로 알려졌지만, NK세포에서의 역할은 드러나지 않았습니다.

연구팀은 이번 연구에서 발굴한 miR-27a를 NK세포에 투여했을 때 NK세포의 활성이 2배정도 감소하고, miR-27a 저해제를 투여하면 NK세포의 활성이 2배정도 증가함을 관찰했습니다.

miR-27a를 처리시 NK세포에서 퍼포린, 그랜자임의 감소와 NK세포 활성의 감소

이 같은 결과를 통해 발굴한 miR-27a가 NK세포의 활성을 조절하는 중요한 인자임을 증명했습니다.

이번 miR-27a 발굴은 NK세포의 활성을 최적화시키는 방법으로 유용하며, 나아가 T세포 등 다른 면역세포에 응용이 가능하여 암치료에 직접 적용할 수 있는 치료제 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대받고 있습니다.

이번 연구결과는 혈액학 분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 미국혈액학회지인 'Blood' 9월 30일자 온라인 판에 발표됐습니다.
<논문명 : Human microRNA-27a* targets Prf1 and GzmB expression to regulate NK cell cytotoxicity>

한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 Global Research Laboratory(GRL) 사업의 지원을 받아 미국 워싱턴 대학의 Greenberg 박사팀과의 공동연구로 진행됐습니다.

동물모델에서 miR-27a*에 의해 증가되는 대장암과 miR-27a* 저해제에 의해 감소되는 대장암의 모습

 용 어 설 명

NK세포 :
면역체계의 최전방을 방어하는 면역세포로 백혈구의 림프구 속에 존재하며 각종 바이러스나 암세포를 공격해 파괴한다. NK세포는 암뿐만 아니라 자가면역질환 등 각종 난치성 질병과 다른 면역세포의 기능조절에도 중요한 역할을 하는 것으로 알려짐.

퍼포린, 그랜자임 :
NK 세포의 활성에 가장 중요한 인자로서 암세포를 죽이는 역할을 함.

miR-27a :
인체내 NK세포가 암세포를 없애기 위해서는 암세포를 죽이는 퍼포린, 그랜자임을 스스로 생산하고 분비하여야 하는데, 이들의 활성화 조절에 관여하는 가장 중요한 인자임.

미국 혈액학회지 'Blood' :
미국에서 발행되는 혈액학 분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 학회지(IF값 10.558)

마이크로 RNA :
세포내에서 단백질 생산의 모체가 되는 메신저 RNA에 직접 결합하여 메신저 RNA에서 단백질 생산을 조절하고 나아가 메신저 RNA 자체의 분해를 유도하는 작은 크기의 RNA

T세포 :
흉선에서 유래하는 림프구로 면역에서의 기억능력을 가지며 B세포에 정보를 제공하여 항체 생성을 도울 뿐만 아니라 세포의 면역에 주된 역할을 함.

전 세계적으로 매년 600만 ㏊(헥타아르), 즉 우리나라 전체 면적의 2.7배에 해당하는 지역이 사막으로 변하고 있다.

또 현재 세계 인구의 절반인 30억 명이 식량 부족을 경험하고 있으며, 이 중 10억 명은 ‘절대기아자’다.

사막화와 식량부족은 불가분의 관계다.

우리나라에 사막화 방지를 통해 인류의 식량문제를 해결하려는 과학자가 있다.

그 주인공은 일명 ‘고구마 박사’로 잘 알려진 한국생명공학연구원 책임연구원인 곽상수 박사다.

◆식량문제 극복 위해 시작한 고구마 개량 연구

우리나라 살림살이가 넉넉치 않았던 1960년대, 곽 박사는 어린 시절 주변 사람들이 혹독한 보릿고개를 겪는 모습을 보면서 식량문제에 관심을 갖게 됐다.

대학 입학 당시 주저 없이 농학과를 선택한 그는 1988년 일본 동경대 유학시절 이화학연구소(RIKEN)에서 식물의 키를 크게 하는 호르몬을 연구하며 식량 증산에 대한 지식을 축적했다.

1990년 생명연에 첫 발을 디딘 곽 박사는 처음 4년 동안은 식물에서 발현되는 고부가가치 항암제나 친환경 배양세포 생산에 관한 연구를 수행했다.

그러나 곽 박사는 이 같은 연구는 제약회사나 대학 연구실에서 진행돼야 하고, 정부출연연구기관은 보다 큰 가치의 일을 해야 한다고 생각했다.

어려서부터 식량 문제에 대한 관심이 남달랐던 곽 박사는 1995년부터 본격적인 고구마의 항산화 연구를 시작했다.

고구마는 척박한 환경에서도 최소한의 수확이 보장되는 작물이다.

당시 고구마는 단순히 구황작물로만 여겨져 주목받지 못했지만, 미래 식량 해결에 굉장히 기여할 것이라고 그는 확신했다.

이 같은 그의 확신은 지난 2007년 미국의 공익과학단체가 발표한 최고의 건강식품 10개 가운데 첫 번째로 등장하면서 입증됐다.

곽 박사는 이미 2001년에 세계 최초로 고구마가 스트레스를 받을 때 발현되는 스트레스 유도성 항산화 유전자 프로모토 발견하면서 관련 연구를 선도하고 있었다.

고구마는 다른 작물에 비해 형질전환이 어렵고, 때문에 그동안 적지 않은 다른 연구자들이 연구를 포기했었다.

곽 박사의 연구 성과는 감자와 포플러 등 다른 식물의 환경 스트레스 극복 연구에 활용되고 있다.

◆인류를 위협하는 사막화와 식량문제를 동시에 해결

2000년 초 곽 박사는 중국과의 협력연구를 수행하던 중 중국에서 진행 중인 사막화를 목격했다.

이는 비단 중국만의 문제가 아닌 인류 전체가 직면한 문제였다.

UNEP(유엔환경계획)에 따르면 세계의 토지면적인 149억 ㏊ 가운데 이미 1/3에 해당하는 51억 ㏊가 사막으로 변했다.

이 가운데 아시아가 32.3%, 아프리카 24.9%, 아메리카 24.2%, 호주 12.8% 등으로, 인구밀도를 고려할 때 특히 아시아 지역의 사막화가 심각했다.

곽 박사는 “사막화는 곧 인근 지역민들의 가난으로 직결되며, 가난으로 인한 환경 훼손은 다시 사막화를 불러오는 악순환을 가져 온다”고 말했다.

때문에 사막화 방지를 위해서는 기본적으로 극한 환경에 견딜 수 있는 나무를 심어야 하는데, 이를 소득 작물로 대체할 경우 사막화 방지와 식량문제 해결이라는 두 가지 당면과제를 동시에 해결할 수 있다고 곽 박사는 생각했다.

이렇게 해서 한국과 중국의 작은 공동연구가 시작됐다.

중국의 현지 품종을 개량해 사막에서도 자랄 수 있는 작물을 개발하기 시작했고, 서서히 긍정적인 결과가 나오기 시작했다.

그러나 이 같은 문제는 국가 차원에서 추진돼야 하는 문제였다.

곽 박사를 비롯한 뜻 있는 연구원들의 작은 연구는 결국 2008년 큰 결실을 이뤘다.

이 해 8월 후진타오 중국 국가주석이 우리나라를 방문한 자리에서 양 국은 사막화 방지 공동협력을 위한 양해각서를 체결했다.

이를 통해 ‘한중 사막화 방지 생명공학 공동연구센터’가 설치됐고, 생명연은 책임 기관이 됐다.

센터장이 된 곽 박사는 중국 연구소를 설득해 지금까지 고구마를 심어본 적이 없는 내몽골 자치국 사막에 자신의 연구를 접목시킨 고구마를 심었고, 지난해 1차 재배에 성공했다.

현재는 식재 품종을 확대하는 연구를 진행 중이다.

그는 미래에 대한 확신이 있다.

“방향성은 이미 제시돼 있고, 꿈을 실현하는 것도 우리의 몫”이라고 그는 생각한다.

곽 박사는 “우리는 BT(바이오테크놀로지)를 사막에 접목하는 새로운 영역을 만들고 있다”며 “사막화 방지와 식량문제 해결에 많은 사람이 동참할 수 있게 글로벌 녹색성장 관점에서 보다 많은 관심을 가져주면 결과도 비례할 것”이라고 확신했다.

<이재형 기자>

 용  어  설  명

불개화(不開化) 포플러 :
산림청 국립산림과학원이 1996년 자연상태에서 20년 이상 수령의 포플러 가운데 꽃이 피지 않는 개체를 선발한 것으로 불개화 포플러를 이용하여 형질전환 포플러를 만들면 화분발생으로 인한 환경위해성을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

NDPK2 유전자 :
경상대 윤대진교수가 애기장대 식물체에서 분리한 복합 환경스트레스에 내성을 갖는 유전자로 NDPK2 유전자를 형질전환식물에서 과량으로 발현시키면 각종 항산화유전자의 발현과 식물생장촉진 호르몬인 오옥신(auxin) 생합성 유전자의 발현을 활성화시켜 환경스트레스에 내성과 생장촉진효과를 기대할 수 있다. 
 
SWPA2 프로모터 :
생명연 곽상수박사팀이 고구마 배양세포에서 분리한 퍼옥시다제 유전자 (SWPA2)의 프로모터로서 각종 산화스트레스에 의해 강하게 발현이 유도되는 특징이 있어 환경스트레스 내성식물체 개발에 이용되고 있다. SWPA2 프로모터는 미국, 중국 등 6개국에 특허등록 되어 있다.

산화스트레스와 항산화물질 :
"산화스트레스"는 노화와 질병을 유발시키는 활성산소에 의해 세포가 받는 스트레스를 말하며 "항산화물질"은 활성산소를 제거하여 산화스트레스를 극복하는 물질로서 다양한 고분자 항산화효소와 저분자 항산화물질이 있다. 

한중사막화방지생명공학공동연구센터 :
2008년 8월 서울에서 개최된 한중정상회담에서 사막화방지 과학기술협력 양해각서에 근거하여  2009년 12월 한국 교육과학기술부와 중국 과학기술부 합의에 의해 설립된 것으로 한국은 한국생명공학연구원에, 중국은 중국과학원 물토양보존연구소 (Institute of Soil and Water Conservation)에 각 공동센터를 두고 협력연구를 수행하고 있다.   

인간은 대부분 일부일처 사회구조이며, 침팬지는 다부일처의 성문화를 형성하고 있습니다.

따라서 인간은 후손을 만드는 난자의 소유 경쟁이 불필요한 반면 침팬지 사회는 한 마리의 암컷에 대하여 여러 수컷들이 다발적으로 교미를 하는 성문화를 갖고 있기 때문에 난자의 소유 경쟁이 매우 치열합니다.

이러한 사회구조의 차이로, 침팬지가 인간보다 암컷의 난자 소유경쟁에서 이길 수 있는 우수한 정자를 만들기 위한 생리적 욕구가 훨씬 강하게 작용해 왔을 것으로 해석할 수 있습니다.

인간과 침팬지의 서로 다른 성문화가 진화에 영향을 주었다는 분자생물학적 근거가 국내 연구진에 의해 밝혀졌습니다.

박홍석 박사

이번 연구는 한국생명공학연구원(KRIBB) 박홍석 박사 연구팀이 주도하고 일본 국립바이오의학연구소와 동경대 등이 공동으로 참여했습니다. 
 
박홍석 박사팀은 인간과 침팬지를 확연하게 구별 짓는 중요한 특징이 생리적 활동이라는 사실에 주목하고, 침팬지 수컷의 정소에서 1933 종류의 유전자 정보를 발굴해 인간과 침팬지의 정소기능(정자생성력, 운동력, 지구력, 수정력 등)과 관련된 유전자들을 포괄적으로 비교 연구했습니다.

그 결과 인간과 침팬지의 정자 생성 및 정자 기능에 관련된 50% (39/78개) 유전자에서 유전자 구조 및 유전자 정보가 서로 다르다는 것을 최초로 밝혀냈습니다.
 
특히 정자의 숫자, 정자의 운동속도 및 지구력과 밀접한 관련성이 깊은 3개 유전자(CD59, ODF2, UBC)에서 침팬지만의 특이적 구조가 존재한다는 것을 발견했습니다.

연구팀은 인간과 침팬지에서 다른 조직과는 달리 정소에서 유전자 변이가 큰 원인은 인간과 침팬지들이 갖고 있는 뚜렷한 생리적 차이, 즉 전혀 다른 성문화의 방식에 영향을 받은 것으로 해석했습니다.

연구팀은 진화의 과정에서 인간과 침팬지의 성문화의 차이는 유전자 변화에 영향을 주었으며, 궁극적으로 인간과 침팬지의 생태적, 기능적  차이를 만드는데 공헌하였을 것으로, 본 연구의 결과를 해석하고 있습니다.

또한 본 연구에서 최초로 규명한 정소관련 유전자 정보는 향후 선천성 남성불임의 원인규명 등 정자의 기능과 관련된 남성의 비뇨기 질환 진단 및 치료연구를 위한 원천정보로 활용될 가능성을 제시하고 있습니다.

이번 연구결과는 유전체분야의 권위 있는 전문 학술지 'Functional & Integrative Genomics'  4월호 온라인 판에 게재되었습니다.
(논문명: Major chimpanzee-specific structural changes in sperm development-associated genes)

암의 전이는 암세포가 인체의 다른 부위로 이동하는 증상으로, 암에 의한 사망의 주요원인 중 하나로 여겨지고 있습니다.

미생물이 생산하는 생리활성물질들은 항암제나 항생제 등의 의약품으로 개발되고 있으며, 화학구조의 다양성으로 신약개발을 위한 중요한 출발물질로 사용되고 있습니다.

안종석 박사

새로운 골격을 갖는 푸사리세틴의 입체구조

푸사리세틴 분자의 구조결정을 위한 핵자기공명기기 분석에 의 한 상대구조 해석

(연구팀 : 안종석박사, 김보연박사, 장재혁박사, 유키히로 아사미박사, 장준필연구원 등)

'고혈압'은 무언의 살인자라고 불리울 만큼 일반적으로 뚜렷한 증상 없다가 궁극적으로 뇌졸중 및 심부전 등과 같은 심각한 합병증을 일으키게 되는 중요한 질환입니다.

우리나라 성인 인구의 30% 정도가 고혈압을 갖고 있습니다. 

고혈압 치료제는 일반적으로 칼슘길항제, 안지오텐신II 전환효소 억제제, 안지오텐신수용체길항제 및 베타차단체 등이 사용되고 있지만, 어지러움과 홍조, 기침, 비만 등을 유발하기도 합니다.

이를 개선하기 위해 최근 들어 몇 가지 고혈압제를 혼용한 복합제 등도 개발되고 있지만. 이 역시 약물간의 대사 차이와 장기복용에 따른 부작용 우려가 있기는 마찬가지입니다.

이런 가운데 국내 연구진이 고혈압 억제는 물론 비만과 고지혈증 등의 대사질환을 근원적으로 제어할 수 있는 새로운 표적과 약물의 효능을 규명해 세계적인 주목을 받고 있습니다.

이철호 박사

이번에 사용한 신약후보물질인 MB12066은 세포 내에서 신호를 전달하거나 에너지 대사의 기본물질인 'NAD'의 양을 증가시키면서 혈관 내피세포에서 산화질소(nitric oxide; NO)합성효소의 활성화로 혈관을 확장시킴으로써 고혈압 동물에서 혈압을 20% 정도로 낮추었습니다.

고혈압 쥐에 6주간 MB12066을 사료와 함께 급여한 결과, 대조군에 비해 MB12066을 섭취한 군에서 수축기 및 이완기 혈압이 유의하게 20%가량 감소했음을 알 수 있다.

MB12066을 6주간 급여한 후 대동맥을 적출해 eNOS 단백질을 형광으로 면역 염색한 결과, 붉은색으로 나타나는 eNOS의 발현이 대조군에 비해 MB12066을 섭취한 군의 혈관 내피세포(화살표)에서 현저히 증가된 것을 확인할 수 있다.

또 체내 지방연소를 증가시켜 체중이 20.6% 감소하였고, 혈중 콜레스테롤은 33%가 낮아지는 등의 효과가 동시에 나타났습니다.

MB12066 투여가 체중을 유의하게 감소시킴으로써(20.6%) 비만억제 효능을 나타냈음을 알 수 있다.

MB12066 투여에 따라 혈중 총콜레스테롤이 눈에 띄게 감소함을(33%) 확인할 수 있었으며, 이를 통해 MB12066이 고지혈증을 억제하는 효과를 나타냈음을 보여준다.

 용 어 설 명

Nitric oxide(산화질소 NO) : 대기에 일반적으로 존재하는 기체이며, 1979년 루이스 이그나로 교수가 처음으로 동맥 혈관의 얇은 내피 세포층에서 산화질소를 생산한다는 사실을 발견했다. 이러한 산화질소는 혈관 확장에 중요한 역할을 하며 혈소판이 끈적끈적하게 뭉쳐 혈전이 되는 것을 막는다. 하지만 이러한 산화질소가 내피 세포에서 부족하면 혈관의 이완능력이 감소하여 고혈압을 포함한 각종 심혈관계 관련 질환을 일으키게 된다.
    
eNOS(endothelial NO synthase; 내피세포 산화질소 합성효소) : 는 혈관 내피 세포에 존재하며, 여러 세포내 신호전달체계에 의해 효소가 활성화 되면 아르기닌이라는 아미노산을 시트룰린으로 산화시킴으로써 산화질소를 만들게 된다. 

식물끼리 서로 신호를 주고 받는 다는 사실은 이미 널리 알려졌습니다.

이번엔 해충의 공격을 받는 식물이 자체 면역을 강화하기 위해 주변의 유용한 미생물을 유인하는 현상이 국내 연구진에 의해 규명됐습니다.

류충민 박사

<연  구   개   요> 1) 온실가루이(whitefly-흰색파리)는 사진에서 보는 바와 같이 다양한 식물을 기주로 삼는 1-2cm의 작은 곤충으로 주로 식물 지상부의 체액을 빨아먹는 해충이다. 실험을 위해서 3주된 고추 모종에 온실가루이를 방사하여 방사하지 않은 고추와 비교 실험하였다. 2) 방사 일주일 후 잎과 뿌리에 세균 병원균인 궤양병과 청고병을 각각 접종한 결과, 온실가루이의 공격을 받은 식물에서 병징의 진전이 현저하게 감소되었다. 3) 온실가루이가 가해한 식물의 줄기 무게는 줄어든 반면 뿌리 무게는 현저하게 늘어남을 관찰하였다. 이를 바탕으로 뿌리 주위의 미생물 종류를 조사하였다. 4) 뿌리 주위에서 분리된 미생물 중 온실가루이가 가해한 식물은 식물유용미생물 군으로 분류되는 그람양성세균과 자연계에서 분해자 역할을 담당하는 곰팡이의 밀도가 현저히 높게 나타남을 관찰하였다. 온실가루이를 처리하지 않은 고추에서는 뿌리세균병인 청고병이 심하게 발생한 반면, 온실가루이 처리 식물에는 병 발생이 거의 되지 않았다. 결론적으로 온실가루이의 공격을 받은 고추가 선택적으로 병원균의 밀도를 줄이고 유용미생물의 밀도는 늘이는 기작이 밝혀졌다.

 용   어   설   명

온실가루이(whitefly)
: 성충의 몸길이가 1-2cm의 작은 곤충으로, 국내에서는 채소류, 화훼류, 특용작물, 목본식물을 포함한 210종 이상의 기주가 보고되었다. 북아메리카의 서남부지역이 원산지로 1970년경에 전 세계로 분포하게 되었다. 국내에는 1977년경에 남미로부터 전파된 것으로 보이며, 다양한 식물 DNA바이러스병을 매개한다. 아직 뚜렷한 방제방법이 보고되지 않음

뿌리 유용미생물(plant growth-promoting rhizobacteria/fungi)
:  식물뿌리에 서식하면서 식물의 생장을 촉진하면서 식물의 면역을 증진시키는 세균과 곰팡이 군을 통칭

◆신약재창출을 통해 세상에 나온 비아그라

최근 다국적 제약회사들은 신약개발을 위한 초기 투자비용이 증가하고 신약에 대한 안전성 심사기준이 강화됨에 따라 개발 단계의 후기에 실패하는 비중이 크게 늘어나 생산성과 수익성 악화를 겪고 있습니다.

이러한 위기를 극복하기 위해서는 저비용으로 짧은 기간에 약물을 개발할 수 있는 방법이 절실히 요구되며, 이러한 신약재창출 전략은 약물개발에 소요되는 시간과 비용을 줄이고 개발 성공 확률을 높일 수 있어 앞으로 신약개발의 대안이 될 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

신약재창출은 임상에서 실패한 약물 또는 시판 중인 기존 의약품을 재평가하고, 새로운 약효를 발굴하여 다른 질병의 치료제로 쓰고자 하는 시도를 말합니다.

일반적인 신약개발의 경우 임상과정을 거쳐 신약 승인까지 약 10년 이상의 기간과 10억 달러 이상의 자금이 소요되는 데 반해, 신약재창출의 경우 이미 전임상 또는 임상 초기 단계를 거친 약물이 대상이므로 초기 합성과 최적화 단계를 생략할 수 있고 기존의 임상 독성 자료도 이용할 수 있는 장점이 있습니다.  

전통적인 신약개발 과정(a)과 달리 신약재창출(b)의 경우 이미 전임상 및 임상 초기 단계를 거친 약물 및 후보물질을 대상으로 하므로 질환 표적과 후보물질의 발굴 및 최적화 단계를 생략할 수 있다 [Ashburn & Thor 2004 Nat. Rev. Drug Discov. 3, 673-683]. 따라서 약물 개발에 소요되는 비용과 시간을 줄이고 개발 성공 가능성을 높일 수 있는 장점이 있다.

구조 기반 신약재창출이란 질환 표적 단백질 간 구조적 유사성에 기초하여 기존 약물과 표적 단백질 간 새로운 교차결합(off-target binding)을 발굴하고 이로부터 기존 약물의 새로운 질환에 대한 치료 효능을 찾아내어 신약으로 개발하는 전략을 말한다.

본 연구에서는 단백질 복합체의 3차 구조 규명을 통해 MDM2 와 Bcl-2계 단백질이 p53 단백질을 결합하는 인식 기전이 매우 유사함을 발견하였다(A). 이를 근거로 하여 p53과 마찬가지로 p53 과 유사한 분자 구조를 가진 항암 약물 Nutlin-3가 여러 질환의 중요한 분자 표적으로 알려진 Bcl-2계 단백질에 교차결합한다는 사실을 규명하였다(B,C).

본 연구결과는 Nutlin-3라는 하나의 항암 약물이 MDM2 및 Bcl-2계 단백질과 결합하여 각각 핵에서의 p53 경로 및 미토콘드리아에서의 세포사멸 경로를 동시에 활성화시키는 분자 기전의 모델을 제시하였다. 이로부터 서로 상이한 항암 표적이 매개하는 두 개 이상의 암세포 생존 경로를 동시에 차단함으로써 항암 치료의 상승적 효과를 얻을 수 있다.

한국생명공학연구원이 국립식물검역원과 공동으로 수출입 식물류 검사에서 검출되는 해충의 신속한 분류동정이 가능한 "가루깍지벌레 판별용 유전자칩(PNA Chip)"의 개발에 성공했습니다.
 
PNA(Peptide Nucleic Acid)란 DNA의 당과 인산의 결합을 펩타이드 결합으로 대체한 DNA 유사체로서, DNA Chip 보다 장기간(2년 정도) 활용이 가능하며, 실온에서도 성능이 유지될 뿐 아니라 검출 감도가 우수하여 검역현장에서 사용하는데 편리합니다.

최근 활발히 연구되고 있는 생물종에 대한 DNA 바코딩 결과를 활용하여 실제 수출검역현장에서 자주 검출되는 가루깍지벌레류의 동정을 쉽고 빠르게 수행할 수 있는 PNA Chip을 개발함으로써 국산 과수의 수출검역을 훨씬 효율적이고 신속하게 진행할 수 있게 됐습니다.

이번 가루깍지벌레에 대한 PNA Chip 개발에 따라 학문적으로는 그 동안 전세계적으로 분자생물학적인 동정이 어렵다고 알려진 가루깍지벌레에 대한 분석이 가능하게 되었습니다.

또 경제적으로는 우리 농산물 수출검사 시 검출된 해충의 동정시간 지연에 따른 손실을 해소할 수 있게 하였으며, 산업적으로는 생물학적 인프라 연구결과를 실용화하여 새로운 시장을 창출할 수 있게 되었습니다.

<전문>

친애하는 직원 여러분. 안녕하십니까.
올 한해에도 여러분 모두의 가정에 건강과 행운이 함께하시길 기원합니다. 그리고, 지난 한 해 우리 연구원의 발전을 위해 많은 노력을 기울여주신 직원 여러분의 노고에 깊은 감사를 드립니다.

작년 한해를 돌이켜보면 우리 연구원에 많은 성과들이 있었습니다.
우선, 연구성과 면에서 Nature Biotechnology지나 J. of Clinical Oncology지 등 I.F. 10 이상 저널에 우리 연구자 논문 5편이 실리는 성과가 있었고, 교과부에서 선정 발표한 "2010년 국가연구개발 우수성과 100선"에서 출연(연)에서는 가장 많은 4건이 선정되었습니다. 그리고 사업화 면에서도 노문철 박사의 100억원 대형기술이전 계약, 김영국박사의 20억원 대형 기술료 수입, 그리고 우리 연구소 기업인 (주)미코바이오메드 사를 통해 정봉현 박사의 바이오센서/칩 제품 출시 등 풍성한 성과가 있었습니다.
또한, 교과부 생명연구자원 책임기관 선정, 줄기세포 선도연구팀 선정, 국가생명연구자원정보센터 개소, 유전자변형마우스(GEM) 사업 착수, WCI 개소, 한-헝가리 공동연구실 설치를 비롯하여, 친환경바이오소재 R&D허브센터, 바이오의약상용화연구센터, 미래형동물자원센터 등 대규모 시설사업비가 확보되었고, 연구동 리노베이션도 순조롭게 진행되고 있습니다. 그리고 "강한 특허 만들기"(IP Inno-process) 운동도 2009년에 이어 작년 2010년에도 성공적으로 안착하고 있다고 알고 있습니다.
이러한 우리들의 노력을 모두 모아 금년도 우리 KRIBB의 총 운영예산은 1,500억원 달성이 가능하리라 생각되고 있습니다.

이러한 성과를 종합해보면 우리 연구원이 제가 원장으로 취임하면서 이루고자 했던 '우리나라 대표급 출연연'으로서의 위상과 역할에 성큼 다가서고 있다고 생각합니다. 이 모든 것이 여러분들이 각자 맡은 위치에서 소임을 다해준 결과라 생각합니다.

존경하고 또 사랑하는 직원 여러분 !
어느덧 제 임기의 마지막 해를 맞고 있습니다. 올 한해는 취임시 수립하였던 3개년 경영목표의 과실들을 종합하여 슬기롭게 마무리하는 것이 필요한 때라고 생각하고 있습니다. 
또한, 올해는 우리 연구원을 둘러싼 급격한 환경변화에 대응해야 하는 중요한 시기가 될 것입니다. 기관 차원에서 국과위 상설화 등 커다란 환경변화에 대응하여 연구소의 지속 발전을 위한 전략을 재점검하고 필요하다면 새로운 아이디어로 보완 충전시키는 노력도 병행해야 할 것입니다.
이러한 시점에서, 저는 올 한 해 직원 여러분과 함께 중지를 모아 우선적으로 추진하고자 하는 과제로, 핵심역량 결집을 통한 성장동력 강화와 소통 문화의 확산을 제안 드리고자 합니다.  

구체적으로 연구 인프라 사업 부문에서는,
첫째, 생명연구자원 분야 책임기관으로서의 위상을 제고하기 위해 관련 조직을 정비하고 예타사업을 통해 신규 사업비를 확보하도록 노력하겠습니다.
둘째, 국가유전체연구센터 설치를 위하여 정부를 설득하고, 하반기 교과부 예타사업으로 추진할 수 있도록 노력하겠습니다. 
셋째, 줄기세포 분야에서도 국가 거점으로의 도약을 위한 대안을 개발하여 정부에 강력히 제안하고자 합니다.
넷째, 바이러스 전문연구소의 설립 또한 적극 검토함으로써 관련분야의 국내 역량 제고 및 확보에 기여하는 길을 찾아보고자 합니다.

아시다시피 이 중에서도 앞의 세 가지 현안은 국과위가 시급히 정비를 추진하고자 하는 "바이오 관련 5대 미래 전략기술분야"에 포함되어 있습니다. 우리 연구소가 이러한 정부의 정책조정 과정에서도 본연의 Think Tank 역할을 충실히 해내야 할 것입니다.

연구개발 경영에 있어서는 다음 5가지 사항을 우선적으로 추진하겠습니다.
첫째, 대형 R&D 체제로의 개편을 위한 대안을 개발하겠습니다.
국제진단이나 과학자문위원회에서 지적된 바와 같이 우리 연구소는 대형 인프라를 보유하고 있고, 바이오 연구개발 전반에도 우수한 전문역량을 보유하고 있음에도 기업 및 대학과 차별화된 효율적인 대형연구개발 체제를 가지고 있지 못합니다.
이러한 점에서, 여러 연구?인프라 부서들이 서로 협력하여 대형 성과를 창출할 수 있는 바람직한  대안을 개발하고, 차기 경영목표에 반영될 수 있도록 징검다리 역할을 하겠습니다.
둘째, 안정적 신규 연구재원을 확보하여 대형 연구사업 추진이 가능할 수 있도록 적극 노력하겠습니다. 그간의 연구사업 수요조사 결과를  종합하여 일반사업으로 신규 R&D 예산을 확보하도록 노력 하겠습니다.
셋째, 사업화 부문의 역량을 강화하여 200억원의 기술이전을 달성하도록 노력하겠습니다. 이를 위해 IP 마케팅 프로토콜 확립하여 유망지식의 사업화를 촉진하는 글로벌 수준의 성과확산 체계를 구축하도록 하겠습니다.
넷째, 우리 KRIBB의 글로벌화를 보다 더 강력하게 추진하기 위해 국제협력 연구체제를 재점검하고 활성화 할 수 있는 방안을 모색하고자 합니다.  연구분야별 과학자문위원회를 보다 활성화시켜 분야별로 글로벌 수준의 협력연구가 이루어질 수 있도록 제도를 강화하도록 하겠습니다.
다섯째, 연구원의 소통문화 강화를 위한 노력을 지속적으로 추진하겠습니다. 이를 위해 신입직원은 물론 외국인 연구자들의 안정적 정착과 교류 활성화 지원, 소통을 위한 공간 확보 등 기관운영 전분야에 걸쳐 소통문화 확산을 위한 지원방안을 강화하도록 하겠습니다. 

사랑하는 직원 여러분 !
저는 지속가능한 연구원이 되기 위한 최고의 정책은 최고의 인재를 구하는 것이라고 믿고 있습니다. 작년과 재작년 2년에 걸쳐 우리 KRIBB은 70여명의 새로운 가족들을 맞아 들였습니다. 창의성과 열정이 넘치는 역량 있는 연구자가 모인 생명(연)은 그 어떤 정책보다 강한 영향력을 갖게 될 것입니다. 이제는 작은 바람에 휘둘리지 않는 대한민국 대표 출연연구기관으로서 생명(연)의 굳건한 위상을 보다 확고히 해 나가야할 때입니다.

저는 우리 연구자 개인의 발전이 곧 기관의 발전이요, 국가의 경쟁력이라는 신념을 가지고 일 해왔습니다. 
새해를 맞이하여 생명공학의 국가 경쟁력 강화를 위해서라도 여러분 개개인의 학문적 전문성과 수월성 제고를 위해 각고의 노력해 주실 것을 다시 한 번 당부드리면서, 새해 모두 건강하시고 직원 여러분의 가정에 만복이 가득하시기를 충심으로 기원합니다.
감사합니다.

2011년 1월 3일

원장 박영훈