코로나 백신 만든 담뱃잎 모유 영양분도 생산

세계보건기구(WHO)는 담배가 한 해 800만 명의 목숨을 앗아간다고 밝혔다.

그중 130만 명은 다른 사람이 피운 담배 연기에 이차 노출된 사람이다.

백해무익(百害無益)한 담배가 갓 태어난 아기를 살릴 구원군으로 180도 변신했다.

담뱃잎에 모유의 영양분을 만드는 유전자를 넣어 대량 생산하는 것이다.

담뱃잎은 빨리 자라고 재배도 쉬워 의약품 생산 기반이 약한 저개발국에 큰 도움이 될 수 있다.

이미 코로나 백신과 면역증강제 생산에도 활용됐다.

아기의 장내 세균 먹이 될 올리고당 합성

미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리) 식물미생물학과의 패트릭 시(Patrick Shih)

교수 연구진은 모유에 있는 올리고당을 ‘니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana)’에서 생산하는 데 성공했다.

호주 원산지인 이 식물은 사람들이 피우는 담배를 ‘니코티아나 타바쿰(Nicotiana tabacum)’과 같은 담배속(屬) 식물이다.

연구 결과는 지난 13일 국제 학술지 ‘네이처 푸드(Nature Food)’에 실렸다.

모유에는 올리고당이 약 200가지가 있다.

올리고당은 모유에서 세 번째로 많은 고체 성분이기도 하다.

수유 중인 아기는 올리고당을 소화하지 못한다. 대신 생후 몇 주 동안 아기의 장에 사는 좋은 미생물의 먹이인 프리바이오틱스(prebiotics)가 된다.

아기 몸에 건강한 장내 세균이 자라면 바이러스나 박테리아 같은 병원체 감염을 막는다.

대장균에 올리고당 유전자를 넣어 생산한다.

하지만 발효 방식으로 만들 수 있는 올리고당의 종류가 몇 안 될 뿐만 아니라 정제 과정에서 불순물을 걸러내는 일도 쉽지 않다.

UC버클리 연구진은 식물이 단당류라는 단순한 당을 사슬처럼 연결해 올리고당처럼 복잡한 당을 만드는 기능을 이용했다.

식물이 단당류를 이용해 다양한 모유 올리고당을 조립하는 데 필수적인 효소를 만들도록 유전자를 변형했다.

그 결과 벤타미아니 담뱃잎은 모유 올리고당 11종을 생산했다.

시 교수는 “세 가지 주요 인간 모유 올리고당 그룹을 모두 만들었다”며 “이 세 가지 그룹을

하나의 유기체에서 동시에 만들 수 있다는 것을 증명하기는 이번이 처음”이라고 말했다.

담뱃잎이 만든 올리고당에는 병원체 감염을 막는 LNFP1도 포함됐다.

이 올리고당은 단당 5개가 연결된 복합 당인데, 대장균 발효 방식으로는 대량 생산할 수 없는 종류이다.

시 교수는 논문 공동 저자인 양민량(Minliang Yang) 노스캐롤라이나 주립대 식품공학과 교수와 함께 식물에서 모유 올리고당을 산업

규모로 생산하는 데 드는 비용을 추정한 결과, 미생물 발효 방식보다 더 저렴할 가능성이 크다는 사실을 발견했다.

시 교수는 “식물에서 모든 모유 올리고당을 추출해 바로 유아용 분유에 첨가할 수 있다”며

“이 방법은 아기를 위한 분유나 성인을 위한 식물성 우유를 더 저렴하게 만드는 데 이어질 수 있다”고 했다.

이번 연구는 농작물로 의약품을 만드는 파밍(pharming, 분자농업)의 성과다.

파밍은 약(pharmaceutical)과 농업(farming)의 영어 단어를 합친 말이다.

담뱃잎 파밍은 신종 코로나바이러스 감염증(코로나 19)과의 전쟁에서 혁혁한 공을 세웠다.

담뱃잎에서 백신용 바이러스 단백질을 합성한 데 이어 면역반응을 높이는 면역증강제까지 만들어냈다.