본 원고는 얼마 전 농림축산검역본부로부터 정식 품목허가를 득한 '허바백™ 돼지열병 그린마커 주'에 대한 이해를 돕고자 기획되었다.
'허바백™ 돼지열병 그린마커 주'는 식물에서 생산된 세계 최초의 돼지열병 마커백신의 제품명이다.
1. 식물에서 만든 의약품 사례
가. 미국에서 에볼라 바이러스 중화 항체를 식물에서 생산, 임상 시험을 앞둔 사례가 있다. '지맵(약품명)'이 그 주인공이며, 임상 시험은 2019년 4월 중에 실시될 계획으로 알려져 있다.
1) 에볼라 백신 임상 시험 개요(바로가기)
2) 에볼라 백신 뉴스 기사
나. 캐나다에서도 식물에서 만든 4가 독감 백신이 현재 임상 3상 단계에 있다.
▶4가 독감 백신 임상 시험 뉴스(바로가기)
다. 동물용 식물 백신 개발 현황
▶2006년 미국 농무부 첫 식물 세포 유래 동물용 백신 허가(바로가기)
2. 돼지 열병이란?
돼지 열병 바이러스는 Flaviviridae의 Pestivirus에 속하는 RNA 바이러스로 크기는 40∽50nm이며 유전자 길이는 12.3kb정도 된다. 이 바이러스는 한 개의 단백질 암호 코드로 약 3,900개의 아미노산을 합성하여 4개의 구조 단백질(Capsid, Erns, E1, E2)과 8개의 비구조 단백질(Npro, p7, NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A 및 NS5B)로 만들어진다.
바이러스 단백질 중 Erns, E2, NS3 단백질이 항체를 유도하며, 이중 외피를 구성하는 E2 단백질이 바이러스 중화 항체 생성에 관여하는 주요 방어 항원으로 알려져 있다. 주로 소화기와 호흡기를 통해 침입한 후 편도, 림프절, 실질 장기 등에서 증식하여 바이러스 혈증과 태반 감염을 일으킨다.
감염된 돼지는 고열, 식욕 결핍, 설사, 변비, 청색증, 후구마비 등의 증상을 보이며, 거의 100% 폐사한다. 세계동물보건기구(OIE)에서는 A급 질병으로 분류하고 있으며, 국내 가축전염병예방법에서도 제1종 가축전염병으로 분류하고 있는 악성 전염병이다.
3. 허바백™ 돼지열병 그린마커 주의 제조 과정
세부 제조 과정까지는 본 원고의 취지에 부합하지 않으므로 생략하고, 여기서는 백신의 제조 과정 전반에 대해 개념적인 부분만 다루기로 한다.
돼지열병 바이러스의 구조 단백질 중 하나이고 돼지열병 바이러스의 방어 항원으로 알려진 Envelope 2(E2) 유전자를 셀룰로오스 결합 도메인(CBD-cellulose binding domain)과 연결시킨 후 이를 식물 세포 내에서 고발현되도록 도와주는 발현 벡터에 삽입한다.
이 때 E2 항원의 당화를 위해 식물 세포 내 소포체(ER:endoreticulium)에 E2 항원이 축적될 수 있도록 공학적인 처리를 한다. 완성된 식물 고발현 벡터를 토양 세균의 하나인 아그로박테리움(agrobacterium)에 도입시킨다. 형질 전환된 아그로박테리움을 다시 식물 세포에 감염시키는 방법으로 식물 고발현 벡터를 식물 세포 내로 도입시킨다. 이렇게 형질 전환된 식물 세포는 대량의 E2 항원을 만들게 된다. 최종적으로 고순도 항원 단백질을 확보하는 분리 정제 과정을 거쳐 백신이 제조된다.
4. 마커 기능
야외주와 생독 백신의 경우 E2 유전자(GP55)와 Erns 유전자 모두 관찰된다. 그러나 허바백™ 돼지열병 그린마커 주는 Erns 유전자가 함유되어 있지 않으므로 Erns 항체가 형성되지 않는다. 그러므로 방역 현장에서 E2와 Erns 항체를 모두 확인할 수 있는 진단 키트를 활용하면 마커 백신과 야외주를 쉽게 구분할 수 있다.
5. 야외 임상 시험(안전성 및 유효성 검토)
총 3개 농장의 항체 음성 돼지에서 백신 접종 후 안전성과 면역원성을 시험 후 방어력 확인을 위해 농림축산검역본부 내 차폐 시설로 옮겨와 공격 접종을 진행하였다.
가. 안전성 및 면역원성 시험: 3개 농장에서(n=60두) 백신 접종 후 21일간 관찰하는 동안 과민 반응, 빈호흡, 접종 부위 화농, 괴사, 식욕 부진, 설사 및 체온 변화와 같은 임상 증상들은 관찰되지 않았다.
나. 공격 접종 시험: 야외주(YC11WB주, 2 X 106TICD50) 공격 접종 시에도 임상적인 특이 증상은 없었으며, 혈액, 분변 및 비즙 내 항원도 전혀 관찰되지 않았다.
이상으로 해외의 식물 백신 사례와 국내에서 개발된 식물 백신의 제조 과정부터 유효성 및 안전성에 이르기까지 간략하게 소개해 보았다.
정리하면, 허바백™ 돼지열병 그린마커 주는 세계에서 최초로 국내 기술로 제작된 식물에서 만든 유전자 재조합 서브유닛 백신이다. 현재 널리 이용되고 있는 돼지 열병 백신은 생독 백신으로 접종 후 종종 식욕 부진, 유사산 등의 문제를 일으키고 있는 것으로 확인되었다.
그러나 허바백™ 돼지열병 그린마커 주는 유전자 재조합 서브유닛 백신이므로 문제의 바이러스 순환을 원천적으로 해결할 수 있으며, 야외 임상 시험에서도 식욕 부진 등의 부작용이 확인되지 않았다. 특히, 백신에 Erns유전자가 없으므로 Erns 항체를 형성하지도 않는다. 그러므로 야외주와도 손쉽게 구별할 수 있어서 방역에는 이만한 제품이 없을 것으로 기대한다.
상기 백신이 하루라도 빨리 방역 현장에서 활용되어 구제역과 함께 돼지 열병도 청정화를 이룰 수 있기를 바란다.
