혈액은 생체 내에서 여러 가지 기능들을 수행하고 있다. 혈관손상이나 치료 암세포의 전이, 신혈관 생성 및 염증작용에 혈액내의 응고 인자나 섬유소 용해의 여러 인자들이 정교하게 조절하고 있다.

혈관벽의 손상은 혈액응고의 내인성 경로와 외인성 경로를 활성화시킨다. 이와 같은 결과로 생성된 트롬빈이란 효소의 작용에 의해 혈전의 주 단백질인 피브린이 생성되고 피브린 용해경로에 의해 생체 내에서 분해가 이뤄지게 된다. 이러한 기작은 생체 내에서 매우 정교하게 이뤄지고 있으나 여러 원인에 의해 혈액응고와 섬유소 용해과정의 균형이 깨짐으로 혈전증을 야기한다고 알려져 있다.

혈전이 생기는 부위에 따라 뇌혈관에 혈전이 생겨 뇌졸중을 심장에 혈전이 생겨 심근경색을 폐에 혈전이 생겨 폐색전증이 정맥에 혈전이 생겨 심부 정맥 혈전증 등을 야기하게 된다. 혈관 질병을 유발하는 원인으로는 노령, 남성, 비만, 당뇨, 고혈압, 흡연, 피임약복용 등의 여러 인자들이 알려져 있다.

이러한 혈전증을 치료하기 위해 개발된 의료용 단백질은 미생물 유래의 스트렙토키네나제, 인체 유래의 유로키나제, 알테플라제 등이 있으며, 이러한 치료용 의약품 이외에 천연물에서 유래된 뱀독의 섬유소 분해 단백질, 흡열박쥐의 타액에서 정제된 플라스미노겐 활성인자, 일본의 콩 발효 식품인 나토에서 분리된 혈전용해 단백질, 지렁이에서 분리된 섬유소 분해 단백질, 멸치 젓갈에서 활성이 보고된 멸치키나제, 식용버섯과 곤충 등에서 분리된 혈전용해 단백질 등에서 새로운 혈전용해제를 찾고자하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

심혈관 질병의 대표적인 혈전에 의한 질병은 높은 사망률을 야기하고 있으며 높은 환자수의 비율은 국민 건강문제와 국가의 의료비 증가부담의 문제를 야기하고 있다. 이러한 혈전용해제들은 생산 단가가 높아 보다 경제적인 방법으로 혈전용해제를 대량 생산할 수 있다면 국민 건강과 의료비 절감이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있을 것이다.

새롭게 대두되고 있는 기술로는 식물을 의료용 단백질을 생산하는 공장으로 사용하고자 하는 분자농업연구를 들 수 있다.

이러한 식물 시스템을 사용해 의료용 단백질을 생산하면 기존에 바이오 의약품 생산하기 위해서 반드시 필요했던 시설에 대한 고비용의 투자비가 필요하지 않고 언제든지 필요에 따라 대량생산이 가능하다는 장점이 있으며, 인체에 감염할 수 있는 병원성이 없는 보다 안전한 의약품을 생산할 수 있다는 장점과 의료용 단백질 생산하고 남은 부산물을 자연 환경으로 재활용할 수 있는 친환경적인 기술 또한 장점이다.

이러한 식물을 활용해 의료용 단백질을 생산하는 기술은 작물의 식량생산기능의 농업을 산업화소재 생산 기능으로 전환할 수 있는 미래 신성장 동력 기술로 평가되고 있다.

분자농업 기술을 이용한 연구들로는 인체유래 항체를 식물체에서 생산하는 식물항체, 병원규의 감염을 예방하는 백신 생산기술, 바이오 의약용단백질 생산, 산업에 활용 가능한 효소 생산기술들이 진행되고 있다. 현재 식물에서 생산된 PMP(plant-made pharmaceuticals)의약품들이 시장에 진입하기 위해 임상실험을 진행 중이며 또한 진단용 항체와 화장품 소재 등의 11개 제품이 이미 시판됐다. 이러한 분자농업 기술을 활용해 식물에서 혈전용해제를 생산하고자 하는 시·도연구로는 논에서 자라는 개구리밥을 이용해 기내 배양 시스템을 통해 무균 상태에서 혈전을 용해하는 플라스민 생산과 벼 등을 비롯한 여러 식물체에서 혈전용해제 활성화 인자를 생산하는 시도가 이뤄지고 있다.

바이오 의약품의 시장 규모는 매년 증가하고 있고 2011년에는 982억 달러에 달할 것으로 예측되고 있다. 이러한 시장규모의 상승적인 면에도 식물을 활용해 바이오 단백질 의약품을 생산하고자 하는 국내 연구현황은 아직 초기단계에 머물러 있다. 정부의 적극적인 지원책을 통한 연구 분위기 활성화와 유전자 변형 식물체의 조기 실용화가 가능한 정책적 지원이 요망되고 있는 실정이다.

머지않아 혈전 치료용 벼 등의 다양한 식물체가 상업화돼 국민들의 의료비 절감, 기업의 새로운 이윤 창출 및 농업인에게는 새로운 고성장 작물 재배로 신소득 창출이 가능해질 것으로 기대한다.

/한범수 농촌진흥청 국립농업과학원 기능성물질개발과