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유전공학과 의약품
최근 자연과학분야에서 많은 각광을 받고 있는 유전공학에 관해서 얼마쯤은 알고 있어야 할 때가 온 것 같다. 1970년 초부터 급격히 발달하고 있는 유전공학은 하루아침에 이루 어진 것은 아니고 오랜 세월에 걸쳐서 축적된 유전인자에 관한 학문적 발전 지식을 배경으로 하고 있다. 생물체의 유전을 관장하는 유전인의 실체가 DNA라는 사실과 또한 이 물질의 구조가 상 세히 밝혀지게 된 것이 유전공학 발전에 획기적인 기록을 마련했다고 할 수 있다. 처음으로 지면에 설계도가 필요하듯이 DNA는 모든 생물의 세포 속에 있는 생체를 만들어내는 설계도라고 할 수 있다. DNA의 구조는 매우 복잡하며, 나선 형태로 되어 있는데, 이것을 길게 펼쳐 길이가 약 2미터쯤 되며, 거기에 담겨 있는 유전 정보는 300여 페이지 짜리 책, 1,000권과 맞먹는 분량이라고 한다. 인간을 비롯해 미묘한 유전인 자를 인공적으로 조작하여 새로운 유용한 생명체를 창조하는 기술을 개 발하고 이루어지고 이러한 공학기술을 유전공학이라 한다. 결국 인간에게는 불가사의 생여이었던 생명의 신비에 과학의 메스를 대기 시작한 것이다. 이러한 유전자 조작기술은 기술의 특징에 따라 유전자 재조합, 세포 융합 및 핵치환으로 나누어 생각할 수 있다. 유전자 조합은 다른 두 종류의 생물에서 유전자를 세포 밖으로 분리 한 다음 유전자의 일부를 조합한 후 세포 내에 다시 넣어 새로운 유 용한 생명체를 만들어 내는 방법이다. 다시 말하면 인위적으로 정보를 발현시키는 기술이다. 동물 세포에도 생산되는 인슐린이나 인터페론은 이 방 법으로 대량 생산이 가능하다. 즉 인슐린이나 인테페론의 생산을 관장하는 유전인자를 사람 세포에서 분리하고, 이것을 번식력이 강한 대장 균에 이식하여 배양하면 이 신종 박테리아가 인슐린이나 인테페론을 만들어 내게 된다. 세포융합은 형질이 서로 다른 두 세포를 용해 효소로써 세포벽을 용 해시 키고 두 세포의 원형질을 하나로 융합시켜 양쪽의 특성을 모두 지 닌 새로운 세포를 만드는 기술이다.
유전자 조합 기술
유전자 조합기술은 동물중심을 대상으로 하지만, 세포융합 기술은 고등식물의 이중포자와 융합도 가능하여 농작물의 품종 개량에 유 용하게 응용할 수 있다. 한 예로서 감자와 토마토를 융합하여 포메 토(pomato = potato (감자)와 tomato (토마토)의 합성어)를 만들 수 있는데 이 식물은 감자 식물과 토마토 식물의 특징을 모두 같이 지니고 있어서 지상부에는 토마토가 달리고, 지하부에는 감자가 달리는 이상 적인 식물이다. 얼마 전 일간지에도 보도되었지만, 동물 세포에도 가능한 이 방법 이 성공했다. 즉 염소와 양의 배세포를 융합시키는 데 성공했다. 이렇게 태어난 동물의 양과 염소의 특성을 모두 갖고 있는 “염소”가 있다. 핵치환은 세포 안의 핵을 다른 세포의 핵으로 바꿔 넣는 기술이다. 이 기술은 하등동물뿐만 아니라 고등동물에서도 성공적이다. 즉, 휘 취의 체세포핵을 분리한 다음 이것을 핵이 제거된 난자에 이식시켜 휘 추이를 복제하는 데 성공했다. 이러한 핵 치환기술의 개발은 시험관 아기를 만드는 오늘날의 기술과 연결하면, 이론적으로 인간 복제도 가능하다는 뜻이 된다. 즉 체세포핵을 제공한 사람과 동일한 인 간이 생겨날 수 있다. 그래서 “로버크의 복제인간” 이라는 책이 1978년 미국에서 출판되자 학계와 종교계 및 각 분야에서 굉장한 반응을 일으켰고, 또한 온갖 비난을 야기시켰던 것이다. 이 책의 내용은 어느 부호가 과학자의 도움으로 핵치환기술을 이용하여 자가의 동일 한 인간을 만들었으며, 지금 미국 어디엔가 극비리에 성장하고 있다는 것이다. 의약 산업에서의 응용 유전공학 기술은 제약공업, 농작물 및 축산, 또는 식품 및 환경공업 등 여러 분야에서 응용이 가능하며, 그중에서도 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 바로 제약 산업분야이다. 오늘날 현재 이 유전공학 기술이 의약품 생산에 실제적으로 응용되고 있는 것은 인슐린 생산뿐이지만, 실험적으로 성공하여 양산단계에 있거나 임상실험 중에 있는 약품들도 있다. 인슐린 인슐린 생산의 췌크랜스섬의 베타세포에서 분비되는 단백호르 몬으로 체내의 당 대사에 조절을 담당하며, 84개의 아미노산으로 구성되어 있다. 췌장 기능장애로 인슐린이 부족되면 당뇨병이 생기며, 병적으로 손상된 인슐린을 보충해 주어야만 한다. 지금까지는 인간시체의 췌장에서 생산된 인슐린의 양 로서는 수요를 감당할 수 없으므로 돼지의 췌장에서 분리된 인슐린을 주로 사용해 오고 있다. 돼지 인슐린은 구성성분이 인형 인슐린과 비슷하고 작용이 동일하기 때문이다. 의료용 인슐린 생산을 위하여 대량의 돼지 췌장이 필요하다. 유전공학을 인슐린 생산에 도입함으로써 대량으로 값싸게 생산 가 능하게 되었다. 즉, 사람의 인슐린 합성을 관장하는 유전자를 만들어 서 이것을 대장균의 유전인자와 재조합한 다음 이것을 다시 번식력 강한 대장균에 넣어 배양하면, 이 대장균은 사람의 췌장에서 분리된 것과 동일한 인슐린을 분비하게 된다. 인체 밖에서 인형 인슐린 생산 이 가능한 것이다. 미국에서는 이렇게 생산된 인슐린을 식품의약품 청(FDA)의 허가를 받아 현재 시판 중에 있다. 인터페론 인터페론은 동물 세포에서 생산되는 분비량이 비교적 적은 당단백 질로써 항바이러스성 및 항암작용 등의 효능을 갖고 있어서 주로 항 품이다. 그런데 인터페론은 종특이적이라 다른 동물의 인터페론은 인 간에 아무런 효력을 갖지 못한다. 그래서 인간은 인간의 인터페론을 로 치료가 가능한데 백혈구나 섬유아세포 배양법으로 생산되는 인터 페론은 값이 비싸고 순도가 낮다. 인터페론은 인슐린 호르몬처럼 미량으로 생물활성이 나타나지만 외 부에서 생체로 투여할 경우 많은 양이 파괴되고 불활성화되므로 실제 사용에 한할 양도 많아야 한다. 인간의 백혈구에서 인터페론 생산을 관장하는 유전인자를 분리한 다음 이것을 대장균에서 분리된 유전자와 결합시키고, 이 결합 유전자를 대장균에 이식시켜 배양하면 인터페론이 생산된다. 선진국은 물론 우리나라에서도 유전공학 방법으로 생산된 인터페론이 시판되고 있다. 기타 의약품 실험적으로 가능하거나 임상 단계에 있는 약품 몇 가지의 예를 들어 보기로 한다. 인간의 성장을 촉진하는 성장호르몬도 유전공학 기술로 생산이 가 능하다. 소마트토르핀이라고 하는 이 성장호르몬은 아 미노산이 191개로 구성되어 있는 팩터호르몬으로서 소인병치료에 응용되고 있다. 인테페론과 마찬가지로 다른 동물의 성장 호르몬은 인간에게는 효능이 없고, 인간이나 영장류의 호르몬만이 사 람에 효과가 있다. 지금까지는 대량 생산이 불가능했고 고가일 수밖에 없었다. 혈전증치료제인 유로키나제는 인뇨에서 추출 생산되었으나, 이것도 유전공학기술로 대량 생산이 가능해졌다. 항암제 개발분야에서도 응용이 시도되고 있다. 현재 개발되어 있는 항암제들은 암세포나 정상 세포의 구분 없이 모든 세포에 동일하게 독 작용을 나타냄으로써 부작용이 엄청나게 크다. 이 세포독인 항암제를 암세포 표면 항원에 대한 특이항체에 결합 시 킨다면, 이 항체는 암조직을 선택적으로 공격할 것이므로 이에 결합된 어 있는 항암제의 작용으로 암세포만을 치사하게 할 수 있다. 만일 이러한 약품 개발에 성공한다면, 암을 정복할 날도 머지않을 것이라 생각된다. 한 인간을 만들었으며, 지금 미국 어디엔가 극비리에 성장하고 있다는 것이다.
의약 산업에서의 활용
유전공학 기술은 제약공업, 농작물 및 축산, 또는 식품 및 환경공업 등 여러 분야에서 응용이 가능하며, 그중에서도 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 바로 제약 산업분야이다. 오늘날 현재 이 유전공학 기술이 의약품 생산에 실제적으로 응용되고 있는 것은 인슐린 생산뿐이지만, 실험적으로 성공하여 양산단계에 있거나 임상실험 중에 있는 약품들도 있다. 인슐린 인슐린 생산의 체크랜스섬의 베타세포에서 분비되는 단백호르 몬으로 체내의 당 대사에 조절을 담당하며, 84개의 아미노산으로 구성되어 있다. 췌장 기능장애로 인슐린이 부족되면 당뇨병이 생기며, 병적으로 손상된 인슐린을 보충해 주어야만 한다. 지금까지는 인간시체의 췌장에서 생산된 인슐린의 양으로서는 수요를 감당할 수 없으므로 돼지의 췌장에서 분리된 인슐린을 주로 사용해 오고 있다. 돼지 인슐린은 구성성분이 인형인슐린과 비슷하고 작용이 동일하기 때문이다. 의료용 인슐린 생산을 위하여 대량의 돼지 췌장이 필요하다. 유전공학을 인슐린 생산에 도입함으로써 대량으로 값싸게 생산 가 능하게 되었다. 즉, 사람의 인슐린 합성을 관장하는 유전자를 만들어 서 이것을 대장균의 유전인자와 재조합한 다음 이것을 다시 번식력 강한 대장균에 넣어 배양하면, 이 대장균은 사람의 췌장에서 분리된 것과 동일한 인슐린을 분비하게 된다. 인체 밖에서 인형 인슐린 생산 이 가능한 것이다. 미국에서는 이렇게 생산된 인슐린을 식품의약품 청의 허가를 받아 현재 시판 중에 있다. 인터페론 인터페론은 동물 세포에서 생산되는 분비량이 비교적 적은 당단백 질로써 항바이러스성 및 항암작용 등의 효능을 갖고 있어서 주로 항 품이다. 그런데 인터페론은 종특이적이라 다른 동물의 인터페론은 인 간에 아무런 효력을 갖지 못한다. 그래서 인간은 인간의 인터페론을 로 치료가 가능한데 백혈구나 섬유아세포 배양법으로 생산되는 인터 페론은 값이 비싸고 순도가 낮다. 인터페론은 인슐린 호르몬처럼 미량으로 생물활성이 나타나지만 외 부에서 생체로 투여할 경우 많은 양이 파괴되고 불활성화되므로 실제 사용에 한할 양도 많아야 한다. 인간의 백혈구에서 인터페론 생산을 관장하는 유전인자를 분리한 다음 이것을 대장균에서 분리된 유전자와 결합시키고, 이 결합 유전자를 대장균에 이식시켜 배양하면 인터페론이 생산된다. 선진국은 물론 우리나라에서도 유전공학 방법으로 생산된 인터페론이 시판되고 있다. 기타 의약품 실험적으로 가능하거나 임상 단계에 있는 약품 몇 가지의 예를 들어 보기로 한다. 인간의 성장을 촉진하는 성장호르몬도 유전공학 기술로 생산이 가 능하다. 소마트토르핀이라고 하는 이 성장호르몬은 아 미노산이 191개로 구성되어 있는 팩터호르몬으로서 소인병치료에 응용되고 있다. 인테페론과 마찬가지로 다른 동물의 성장 호르몬은 인간에게는 효능이 없고, 인간이나 영장류의 호르몬만이 사 람에 효과가 있다. 지금까지는 대량 생산이 불가능했고 고가일 수밖에 없었다. 혈전증치료제인 유로키나제는 인뇨에서 추출 생산되었으나, 이것도 유전공학기술로 대량 생산이 가능해졌다. 항암제 개발분야에서도 응용이 시도되고 있다. 현재 개발되어 있는 항암제들은 암세포나 정상 세포의 구분 없이 모든 세포에 동일하게 독 작용을 나타냄으로써 부작용이 엄청나게 크다. 이 세포독인 항암제를 암세포 표면 항원에 대한 특이항체에 결합 시 킨다면, 이 항체는 암조직을 선택적으로 공격할 것이므로 이에 결합되어 있는 항암제의 작용으로 암세포만을 치사하게 할 수 있다. 만일 이러한 약품 개발에 성공한다면, 암을 정복할 날도 머지않을 것이라 생각된다.