홍합에서 의료용 생체접착제 세계 첫 개발
포항공대 차형준교수, 2006년부터 상용화 나서
국내에서 세계 최초로 홍합에서 우수한 접착능력을 가진 의료용 생체접착제의 생산기술이 개발돼 현재 전량 수입에 의존하고 있는 의료용 접착제를 대체할 수 있는 기반이 마련됐다.
이 같은 사실은 해양수산부의 '해양생물을 이용한 유용신물질 개발사업'에 참여한 포항공과대학교 차형준(車炯準·36세, 화학공학과)교수의 ‘홍합유래 생물접착제의 유전학적 대량생산 및 실용화’ 연구사업에서 밝혀졌다.
차 교수는 홍합에서 유래하는 접착단백질을 코딩하는 신규 유전자를 발굴해 우수한 접착능력을 가지는 재조합 생체접착제의 유전학적 생산에 세계 최초로 성공해 이를 한국과 미국에 특허출원했다. 연구결과는 저명한 생명공학 국제학술지인 Applied and Environmental Microbiology 6월호에 게재될 예정이다.
차 교수팀은 내년 말까지 상업적으로 적용이 가능하도록 접착력 증대를 위한 접착단백질 구조의 최적화 연구와 효율적인 분리정제 연구를 마치고 오는 2006년부터 상용화를 위한 대량생산기술 개발에 나설 계획이다.
▲ 홍합접착단백질
홍합으로부터 추출한 단백질을 생체접착제로 이용하려는 자연모방연구는 1980년대부터 주목을 받으면서 진행되어 왔다. 홍합 접착단백질은 현재 알려진 화학합성 접착제보다도 강력한 천연 접착제로 대부분의 에폭시 접착제보다 두 배 정도의 인장강도를 가지면서도 유연성이 뛰어날 뿐만 아니라, 인체에서 면역거부 반응이 없는 것으로 알려져 의료용으로 가장 적합한 생물접착제이다
현재 홍합 1만 마리에서 얻을 수 있는 양은 고작 1 그램으로 그 가격이 7만5천 달러에 달하고 있어 접착단백질의 의료용 접착제로서의 실용화에 커다란 제한점이 되고 있다. 이는 유전학적으로 대량생산할 수 있는 기술이 아직까지도 개발되어 있지 않기 때문이다. 그 동안 대부분의 연구자들이 주목을 하고 유전학적으로 생산하고자 하던 FP-1 계열의 단백질은 단백질의 특성상 불가능하다는 것이 현재의 결론이다. 또한 이를 해결하고자 제작하였던 모델 접착펩타이드는 유전학적 생산은 가능하지만 접착능력을 거의 가지지 않는 것으로 알려져 있다.
▲ 신규 홍합접착단백질의 유전학적 생산 및 접착능력 확인
차형준 교수 연구팀은 홍합 접착단백질의 상용화를 위하여 불가피한 유전학적 생산 기술을 개발하기 위하여 FP-5 계열의 새로운 접착단백질에 주목을 하고 국내 양식 종으로부터 처음으로 유전자를 클로닝하고 유전학적으로 대장균에서 생산하고, 분리정제 하는데 성공했다.
대장균에서 생산된 홍합접착단백질 FP-5의 접착능력을 측정하기 위하여 접착력 측정에 맞게 수정된 원자현미경을 이용한 결과 현재 상용화되어 있는 자연 추출한 접착단백질보다 접착능력이 우수함을 확인했다.
또한 표면 코팅 연구결과, 다양한 재질의 표면에 코팅이 가능하였고 특히 현재 상용화되어 있는 방오제가 코팅되어 있는 표면에서 자연추출한 접착단백질은 붙지 못하는 반면에 홍합접착단백질 FP-5는 잘 붙는 결과를 보였다.
우수한 접착력을 가지는 새로운 홍합 접착단백질 생산기술을 개발함에 따라 찢어진 피부 및 부러진 뼈의 접착이나 장기이식 등에 이용되는 현재 전량수입에 의존하고 있는 의료용 접착제를 대체할 수 있으며 화학접착제의 문제점을 해결할 수 있는 환경친화적인 생체접착제로 커다란 활용이 가능할 것으로 기대된다.
현재 의료용 접착제로 널리 쓰이고 있는 물질은 cyanoacrylate라는 물질로서 피부의 찢어진 곳을 잘 접합해 줄 수는 있지만, 인체 안으로 들어가면 염증을 유발하는 등 많은 문제를 야기 시키므로 인체 안에 쓸 수 있는 의료용 접착제는 전무한 실정이다.
부가가치가 높은 의료용 접착제 시장은 2003년 기준 일본은 약 200억엔이며 수년내에 700억엔으로 성장할 것으로 예상된다. 미국은 의료용 접착제 시장은 약 9억달러이며 연평균 7.5%의 성장률로 2007년에는 약 13억달러의 시장을 형성할 것으로 전망되고 있다.
국내의 경우 의료 및 치과 분야에 활용되는 의료용 접착제는 매년 수 백억원씩 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 전세계적으로 부가가치가 높은 수술용 접착제는 10% 이상의 높은 성장률을 보이고 있으며 합성접착제보다는 천연접착제(collagen, fibril 등)의 비중이 지속적으로 증가 추세이며 현재 30%에서 2007년에는 약 50% 점유 예상된다.
문의, 해양수산부 해양개발과 최명범 사무관(02-3148-6531)
포항공과대학교 차형준 교수 (054-279-2280, 016-808-3280)
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