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유전자들을 활용하여 작물이나 화훼가 가지고 있는 단점을 극복하고 중요한 형질이 개선된 식물체를 만듭니다. 현재 제노마인이 보유하고 있는 잎의 노화 지연, 환경 저항성과 개화 조절 유전자 유전자들을 활용하여 유채, 감자, 배추, 잔디와 금강초롱꽃의 형질 개선을 시도하고 있습니다.
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식물의 형질전환 기술은 식물유전자의 기능 또는 발현 분석에 매우 유용하게 활용할 수 있는 중요한 기술로서 식물의 발달, 분화에 관여하는 여러 가지 현상을 규명하거나 유용유전자의 도입을 통한 신 기능성 품종을 개발하는 기술로 활용되어 왔습니다. 일반적으로 식물의 형질전환은 조직배양 기술을 바탕으로 발달해 왔으나 조직배양을 이용한 경우 재분화(regeneration) 기간이 길어 시간과 노력이 많이 요구되는 단점이 있고, 재분화 과정에서의 체세포변이 또는 자연적인 기형 형성이 나타나는 등의 심각한 문제점이 제기되었습니다.
In-planta 형질전환 기술은 조직배양을 거치지 않고 식물이 생장하는 상태 그대로 생장점 부위에 위치하는 세포들을 형질전환 시킨 후, 형질전환된 세포로부터 재분화하는 줄기에서 형질전환된 종자를 획득하여, 유전적으로 안정된 형질전환 식물체를 획득할 수 있는 기술입니다. 이 기술은 1990년에 최초로 개발되어 국제적인 관심을 끌었으며 이것을 근간으로 하는 파생기술로서, 진공을 이용한 형질전환법(Vacuum infiltration method), 화아침지법(Floral meristem dipping method), 아그로박테리아 분사법(Agrobacteria spraying method) 등의 비조직배양 기술이 개발되었습니다.
이러한 방법은 단시간 내에 다수의 형질전환체를 확보할 수 있고, 사용하는 유전자 운반체(vector)의 종류에 따라 다양한 유전자 분리법을 활용할 수 도 있습니다.
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Protoplast transformation 방법은 원하는 식물의 특정 조직으로부터 Protoplast를 분리하여
PEG를 매개로 DNA를 삽입하는 방법으로, Transient expression을 활용한 assay 방법입니다.
이 assay의 장점은 형광단백질을 이용함으로써 target proteins의 localization 쉽게 알 수
있으며, 다양한 protein inhibitor 처리를 통한 그 효과 분석에 적합하다. 또한 조작이 쉽고 간편하며,
비용이 적고 in vivo assay라는 장점을 가지고 있습니다.
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- 식물을 이용한 인간 및 가축의 바이러스성 질병에 대한 경구용 백신 개발
- 점막 면역을 유도할 수 있도록 식물 세포에서 백신 발현 시스템 개발
- 사람 및 동물의 질병원인 바이러스 및 세균의 관련 유전자 연구 개발
- 효능과 안정성이 우수하고 경제적인 백신 생산기술 확립
- 식물 세포를 이용한 경구용 백신 생산 위탁연구개발 수행
- 백신의 효능과 안정성 검증 후 상업적 생산
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식물에서 경구용 백신 개발의 중요성 |
- ·백신의 안정성과 접종의 효율성을 이유로 식물을 이용한 새로운 개념의 경구백신 개발이 제안되고 있음
- 질병에 의한 축산산업의 피해액 증가
- 백신 접종비용이 산업 생산성과 직결되어 있는 축산업에 있어 경구용 백신개발
불가피
- 장관계나 점막에 관련된 설사병이나 호흡기질환 등에 아주 효과적으로 판단
- 예방 접종 시 어려움이 따르는 소아용 백신을 경구용 백신으로 대체 개발 필요
- 의료시설 및 인력의 부족으로 백신접종이 어려운 후진국에서 필요성 대두
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| Edible vaccine 연구개발의 개요 |
점막면역유도백신 : 대부분의 감염성 세균이나 바이러스 등 병원체의 전파경로는 사료, 사육 주변환경으로부터 식도, 호흡기, 소화기, 비뇨생식기 계통의 점막 부위를 통하여 침투하는 것입니다. 점막을 통해 병원체가 침투하면 우선적으로 점막의 림프조직에서 IgA가 생산되며 이들은 항원과 결합하여 초기에 항원의 침입을 저지합니다. 질병의 예방에 있어서 점막면역이 가장 중요한 이유가 여기에 있습니다.
이들 바이러스의 침투를 초기에 근절시킬 수 있는 백신으로서 강력한 점막면역을 유도하는 경구투여용 사람의 자궁경부암 백신개발에 성공하였으며, 이러한 백신개발 기술을 바탕으로 가축에 대한 여러 가지 바이러스성 질병의 예방 백신을 개발하고 있습니다.
식물시스템을 이용한 경구용 백신 : 대부분의 유전자 재조합 백신개발기술은 동물세포 발현시스템을 이용하고 있어 백신의 대량생산을 위해서는 동물세포 배양의 특수성에 따라 막대한 생산비가 요구될 뿐만 아니라 , 질병원 바이러스의 종류가 다양하고, 변종이 많기 때문에 이들 백신의 개발에 있어서 막대한 연구개발비가 수반되지 않으면 백신의 개발은 매우 어렵습니다. 본 연구팀에서는 식물 분자생물학의 기술이 접목된 백신 후보유전자 분리, 식물의 형질전환, 형질 전환 벡터 제작 및 유전자 발현조절, 재조합 단백질 분리 정제, 형질전환 식물체 분석, 항체제조와 동물 면역원 조사 기술 등을 포함한 백신생산기술을 기 보유하여, 식물세포에서 대량의 안정된 백신을 낮은 비용으로 생산 가능토록 하고 있습니다.
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백신 생산에 있어서 plant system의 장점
- 경구 면역유도를 위한 전달자로서 먹을 수 있는 식물이 매우 효과적
- 면역 반응을 위한 보조제가 필요 없음
- 백신 투여 시 주사제에 비하여 경구투여제가 안정성 및 경제성이 우수
- 식물 재료로부터 백신의 분리 정제가 용이
- 동물세포로부터 병원성 물질의 오염 방지 효과
- 백신의 저장과 수송의 편리성 및 높은 안정성
- 식물 재배 시 온도조절에 의한 효과적인 백신의 활성도 유지
- 육종에 의한 대량생산체제가 동물 시스템에 비하여 용이
- 저 비용에 의한 백신 생산가능
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