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고압을 이용한 생명공학기술

전문가 제언: ○ 고압생명공학은 초기에는 식품가공에 응용되다가 최근에는 제약 및 의학 분야에 응용되기 시작하는 기술이다. 압력을 가함으로써 효소를 안정화 시킬 수도 있고, 효소의 활성이나 특이성에 변화를 줄 수도 있다.
○ 단백질에 대한 고압공학은 정교한 화합물이나 의약품들의 효소합성이나 의학 및 제약 용도로 수정 제작된 단백질들의 생산에 사용될 수 있다. 생물학적인 인자를 고압으로 불활화 시키는 것은 약한 생체의약품이나 의학제품을 멸균에 사용이 가능할 것으로 보인다.

○ 사균 백신으로 사용되는 어떤 균이나 바이러스들을 압력으로 사멸시키면 면역원성이 향상된 새로운 백신이 만들어진다. 또, 동결시키지 않고 0도 이하에서 고압으로 보관하는 방법은 세포, 동물조직, 혈액세포, 이식용 장기 등에 유용하게 사용될 수 있는 또 다른 응용분야이다.

○ 단백질들은 400MPa 이상의 고압에서 쉽게 변성되며, 200MPa 정도의 고압에서는 4차원 구조만 영향을 받아서 단백질 다중체가 단일체로 분리된다. 바이러스의 외피단백질들의 결합을 가역적으로 분리시키면 감염성은 잃고 면역원성은 유지되거나 오히려 향상되는 불완전한 결합체의 바이러스 입자가 만들어진다.

○ 포르말린, binary ethyleneimine이나 방사선 조사 등과 같은 기존의 바이러스 불활화 방법은 항원결정인자를 손상시켜 결과적으로 면역원성을 약화시킨다. 그러나 20면체의 foot-and-mouth disease virus를 1M urea, -15도에서 250MPa으로 고압처리하면 외피구조는 손상이 없으면서 감염성만 완전히 소실된다.

○ 포유동물세포를 200MPa 정도로 고압처리하면 세포자멸이 시작되고, 300MPa 이상이면 세포가 괴사된다. 흥미로운 것은 세포괴사와 세포질 겔화가 동시에 진행되어 체액 면역원성이 있는 단단한 구조의 독특한 세포 입자가 만들어진다. 이런 현상을 이용하여 고압 처리된 암세포를 암 백신으로 사용하는 방안이 제안되었다.

저자: Abram Aertsen et al.
자료유형: 학술정보