유전공학과 의약품에 대한 이야기

최근 자연과학 분야에서 많은 각광을 받고 있는 유전공학에 관해서 얼마쯤은 알고 있어야 할 때가 온 것 같다. 1970년 초부터 급격히 발전하고 있는 유전공학은 하루아침에 이루어진 것은 아니고 오랜 세월에 걸쳐서 축적된 유전인자에 관한 학문적 발전 지식을 배경으로 하고 있다.

 

생물체의 유전을 관장하는 유전인자의 실체가 DNA라는 사실과 또한 이 물질의 구조가 상세히 밝혀지게 된 것이 유전공학 발전에 획기적인 기틀을 마련했다고 할 수 있다. 집을 지으려면 설계도가 필요하듯이 DNA는 모든 생물의 세포 속에 들어 있는 생체를 만들어내는 설계도라고 할 수 있다. DNA의 구조는 매우 복잡하며 나선 형태로 되어 있는데 이것을 길게 펴면 길이가 약 2미터 정도 되며 거기에 담겨 있는 유전 정보는 300페이지짜리 책 2,000권과 맞먹는 분량이라고 한다. 이 같은 복잡 미묘한 유전인자를 인공적으로 조작하여 새로운 유용한 생명체를 창조하는 기술을 개발하기에 이르렀고 이러한 공학기술을 유전공학이라고 한다. 

 

 

# 유전자 조작기술

 

이러한 유전자 조작기술은 기술의 특징에 따라 유전자조합, 세포융합 및 핵치환으로 나누어 생각할 수 있다. 유전자 조합은 다른 두 종류의 생물에서 유전자를 세포 밖으로 분리한 다음 두 유전자의 일부를 조합한 후 세포 내에 다시 넣어 새로운 유용한 생물체를 만들어 내는 방법이다. 다시 말하면 인위적으로 정보를 발현시키는 기술이다.

 

동물 세포에서만 소량으로 생산되는 인슐린이나 인터페른은 이 방법으로 대량 생산이 가능하다. 인슐린이나 인터페론의 생산을 관장하는 유전인자를 사람 세포에서 분리하고 이것을 번식력이 강한 대장균에 이식하여 배양하면 이 신종 박테리아가 인슐린이나 인터페론을 만들어 내게 된다.

 

세포융합은 형질이 서로 다른 두 세포를 융해 효소로써 세포벽을 융해시키고 두 세포의 원형질을 하나로 융합시켜 양쪽의 특징을 모두 지닌 새로운 세포를 만드는 기술이다.

 

유전자 조합 기술은 하등동물을 대상으로 하지만 세포융합 기술은 고등식물의 이종 세포 간의 융합도 가능하여 농작물의 품종개량에 유용하게 응용할 수 있다. 한 예로서 감자와 토마토를 융합하여 포메이토를 만들 수 있는데 이 식물은 감자 식물과 토마토 식물의 특징을 모두 같이 지니고 있어서 지상부에는 토마토가 달리고 지하부에는 감자가 달리는 이상적인 식물이다.

 

핵치환은 세포 안의 핵을 다른 세포의 핵으로 바꿔 넣는 기술이다. 이 기술은 하등동물뿐만 아니라 고등동물에서도 성공적이다. 흰쥐의 체 ㅍ세포핵을 분리한 다음 이것을 핵이 제거된 난자에 이식시켜 흰쥐를 복제하는데 성공했다.

 

 

# 의약 산업에서의 응용

 

유전공학 기술은 제약공업, 농작물 및 축산 또는 식품 및 환경공업 등 여러 분야에서 응용이 가능하며 그 중에서도 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.

 

1. 인슐린

인슐린은 췌장의 랑게르한스 섬의 베타세포에서 분비되는 단백호르몬으로서 체내에서 당 대사의 조절을 담당하며 84개의 아미노산으로 구성되어 있다. 췌장의 기능장애로 인슐린이 부족되면 당뇨병이 생기며 당뇨병 환자는 인슐린을 외부에서 계속 공급받아야 한다.

 

2. 인터페론

인터페론은 동물 세포에서 생산되는 분비량이 비교적 적은 당단백질로써 항바이러스성 및 항암작용 등의 효능을 갖고 있어서 중요한 약품이다. 그런데 인터페론은 종 특이성이어서 다른 동물의 인터페론은 인간에 아무런 효력을 갖지 못한다. 그래서 인간은 인간의 인터페론만으로 치료가 가능한데 백혈구나 섬유아세포 배양법으로 생산되는 인터페론은 값이 비싸고 순도가 낮다. 그로 인해 유전공학 방법으로 생산된 인터페론이 시판되고 있다.