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김홍진
김홍진(Hong-Jin Kim) 저자 이메일 보기
중앙대학교
  논문초록보기
등록 2015.03.31    조회3483  인쇄  주소복사  소셜네트워크로 공유하기
Protective immunity against nervous necrosis virus in convict grouper Epinephelus septemfasciatus following vaccination with virus-like particles produced in yeast Saccharomyces cerevisiae
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

본 논문은 어류에 감염하는 신경괴사 바이러스(nervous necrosis virus, NNV)의 예방을 위한 바이러스 유사입자(virus-like particles, VLP) 백신의 효능을 능성어 모델에서 검증한 내용을 담고 있습니다. 바이러스 유사입자란 바이러스의 구조 단백질을 유전자 재조합 기술을 이용하여 동물세포, 곤충세포, 식물세포, 박테리아 또는 효모에서 생산하여 바이러스 형태와 유사하게 제조한 단백질 구조체로 차세대 백신 플랫폼으로 주목을 받고 있습니다. 바이러스 유사입자는 수백 개의 재조합 단백질이 조립된 형태로 단백질 조립 후에 형성되는 단백질의 3차구조가 바이러스를 중화시킬 수 있는 항체 유도에 주요하게 관여하는 것으로 알려져 있습니다.

기존 연구에서는 단일 단백질로 구성된 재조합 단백질을 항원으로 사용하거나, 특정 항원기(epitope)로 구성된 펩타이드를 항원으로 활용하여 바이러스 예방을 위한 백신을 개발하려는 수많은 시도가 있었습니다. 그러나 이러한 형태의 백신들은 중화항체 형성에 있어 기대만큼 우수한 효과를 보여주지 못했습니다. 또한 항체의 효과적인 유도를 위해 면역보조제등의 사용을 중요하게 고려되어야 한다는 점도 백신의 상용화에 걸림돌로 작용해왔습니다. 바이러스 유사입자는 원래 바이러스와 유사한 크기의 구조를 가지고 있어 면역반응을 효과적으로 유도할 뿐 아니라 바이러스를 불활화 하거나 약독화한 백신의 형태보다 안전하다는 장점을 가지고 있습니다.

본 연구에서는 Saccharomyces cerevisiae를 발현시스템으로 하여 NNV의 바이러스 유사입자를 생산하여 백신으로서의 활용가능성을 검증하고자 하였습니다. 우수한 구조의 NNV 바이러스 유사입자를 얻기 위해서는 발현시스템의 선택, 바이러스 유사입자의 생산(production) 및 정제(purification) 공정이 매우 중요한 영향을 미칩니다.

Saccharomyces cerevisiae에서 NNV의 바이러스 유사입자를 발현, 정제한 것은 우리 연구팀의 시도가 최초였기 때문에, 공정을 개발하는 과정에서 많은 노력을 기울여야 했던 것으로 기억합니다. 바이러스 유사입자는 바이러스의 종류 및 발현 시스템에 따라 그 성질이 매우 다르기 때문에 NNV의 바이러스 유사입자가 어떠한 구조적 안정성을 가지며 어떠한 조건에서 바이러스 유사입자의 형성이 가능한지를 알아내는데 어려움이 많았습니다.

NNV의 바이러스 유사입자 생산 및 정제공정을 확립한 이후에는 어류 모델을 통해 효능을 확인하는 것이 관건이었습니다. NNV 바이러스 유사입자 백신 효능 연구 과정에서 전남대학교의 Toyohiko Nishizawa 교수님께서 red-spotted nervous necrosis virus를 제공해주셔서 바이러스 감염모델 연구를 시작할 수 있었고, 국립수산과학원 병리과연구팀 황지연, 권문경 박사님과 공동으로 백신 효능시험 연구를 수행하게 됨에 따라 능성어 모델에서 NNV 바이러스 유사입자 백신의 효능을 검증할 수 있었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

중앙대학교 약학대학 바이러스학실은 바이러스 유사입자를 기반으로 한 자궁경부암 백신의 개발 및 바이러스 유사입자 기반 NNV 예방 백신 개발에 주력하고 있습니다. 또한 자궁경부암 및 유방암 발명기전에 있어 혈청 내 당단백질의 당질 변화 및 당질 변화에 기반한 차세대 진단 마커 개발에도 활발히 연구를 진행 중에 있습니다. 국립수산과학원 병리과에서는 국내에서 생산되는 여러 종류의 어류 백신을 개발한 풍부한 경험을 보유하고 있으며, 어류의 바이러스성 질병 예방을 위한 백신 개발에도 많은 노력을 기울이고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

최근 사람뿐 아니라 동물 및 어류에도 바이러스 감염 질환이 급증하고 이에 대한 백신의 개발이 절실히 필요한 실정이다. 그 중 어류에 대한 백신의 연구는 그 중요성에 비해 연구 인력과 인프라 부족한 것 같다. 본 연구팀은 바이러스 와 백신 연구에만 지난 10년 이상 집중 연구해 왔다. 따라서 오늘 NNV백신 개발이 가능한 연구 결과를 얻은 것 같다. 향후 3년간 백신 임상 시험을 통해 상품화 하고자 하는 계획을 갖고 있다. 백신이 개발되어 수산분야에서 실용화 될 수 있다면 연구자로서는 그 보람을 느낄 수 있을 것 같다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 학생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

바이러스 백신은 전통적으로 불활화/약독화 방식을 통해 생산되어왔습니다. 최근 유전자 재조합 기술의 눈부신 발전과 함께 재조합 백신에 대한 활발한 연구가 진행되고 있습니다. 재조합 백신의 개발을 통해 우수한 형태의 백신을 개발한 성공 사례가 있지만, 아직까지 바이러스 백신은 전통적인 생산방식인 불활화/약독화방식을 채택하는 경우가 많습니다. 최근 인간을 대상으로 한 바이러스 예방백신은 그 플랫폼이 불활화/약독화된 바이러스를 항원으로 사용하는 형태에서 바이러스 유사입자를 항원으로 사용한 형태로 옮겨가고 있는 추세입니다. 바이러스유사입자의 경우 생산, 정제 및 바이러스 유사입자 형태의 제어가 매우 힘들기 때문에 고도로 전문화된 기술과 경험이 요구되고 있습니다. 현재까지 인간을 대상으로 출시된 바이러스 유사입자 기반 백신에는 B형 간염 백신과 자궁경부암 백신이 있습니다.

최근 연구동향을 볼 때 머지않은 미래에 HIV나 인플루엔자 바이러스, RSV 예방을 위한 백신이 바이러스 유사입자를 기반으로 한 형태로 개발될 것으로 전망됩니다. 현재까지 상용화된 어류의 바이러스성 질병 예방을 위한 백신의 종류는 매우 제한적이기 때문에 어류 바이러스 백신 개발에 많은 노력이 필요한 실정입니다. 어류를 대상으로 바이러스 유사입자를 기반으로 한 백신이 개발된 사례가 많지는 않지만 앞으로 바이러스 유사입자를 기반으로 한 어류 백신 연구가 가속화될 전망입니다. 대학원을 진학하고자 하는 학생들의 바이러스 유사입자 기반 백신 연구에 많은 관심 바랍니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

NNV의 국내 양식어종에 대한 감염율이 35%에 달할 정도로 어류 양식에 악영향을 미치는 주요 바이러스입니다. NNV는 특히 능성어 치어에 감염하여 대량 패사를 일으키는 주요 병원체 입니다. 우리나라에서는 능성어를 10대 전략수출품목으로 지정하고 능성어 양식산업에 많은 투자를 해오고 있습니다. 능성어 양식은 고부가가치 산업으로 해외 수출을 통해 국내 양식산업의 질적, 양적 성장 및 양식 기술의 국제적 우위 선점에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상됩니다. 그러나 능성어 양식의 성공을 위해서는 NNV와 같은 능성어의 대량 패사를 유발하는 병원체의 제어가 무엇보다 중요합니다. 또한 NNV는 능성어 뿐 아니라 우리나라의 주요 양식 어종인 넙치에 대한 감염율 또한 높습니다. NNV가 감염된 어장에 다른 어종을 양식할 경우 NNV 감염이 반복적으로 일어날 수 있기 때문에 NNV 제어를 위한 대책을 마련하는 것이 필요한 실정입니다. 따라서 NNV 예방 백신을 국내 양식장에 공급하여 양식장의 체질개선을 이루는 것이 무엇보다 중요합니다.

수산용 백신의 산업화 성공을 위해서는 백신의 공급가를 낮추는 것이 중요합니다. 인간에게 적용되는 백신과 달리 수산용 백신의 공급가가 높게 책정될 경우 어민들의 백신 사용에 제약이 될 수 있기 때문에 저비용 고효율의 백신을 개발하는 것이 큰 숙제로 남아 있습니다. 향후 꾸준한 연구를 통해 고효율의 NNV 예방 백신을 개발하고 저비용으로 백신을 공급하여 우리나라의 양식 산업 발전에 기여하고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들...

연구를 시작하는 대학원생 뿐 아니라 젊은 연구자들은 자기가 하고 싶은 연구 주제를 평생 할 수 있기를 바랍니다. 유행을 따라 수시로 연구 주제를 바뀌지 안고 꾸준히 노력할 경우 10년이 지나 20년이 될 때는 큰 업적을 이룰 수 있고 그 분야에 최고 연구자가 될 수 있습니다.
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Category: Microbiology, Veterinary_Science
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