"5년 걸릴 항암제, 3일 만에"…효모 공장으로 '뚝딱'

5년 이상 걸리던 필수 항암제 생산 기간을 단 3일로 단축하는 기술이 개발돼 학계의 주목을 받고 있다.

중국 바이오 전문매체 바이오온은 6일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'(Science)를 인용해, 연구팀이 양조 효모를 이용해 항암제 에토포시드(Etoposide)와 테니포시드(Teniposide)를 지속가능하게 생산하는 플랫폼을 구축했다고 보도했다.

에토포시드와 테니포시드는 소세포폐암, 백혈병 등에 쓰이는 세계보건기구(WHO) 필수의약품이다. 하지만 이 약물들은 멸종위기 식물인 '히말라야 포도필룸'에서 추출한 전구체에 의존해왔다.

이 식물은 약물 원료인 전구체를 축적하는 데 5년 이상이 걸려 공급망이 불안정하고 기후 의존적이라는 문제가 있었다. 또한 10단계가 넘는 화학 합성 공정은 수율이 20% 미만으로 매우 비효율적이었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 양조 효모(Saccharomyces cerevisiae)의 유전자를 편집했다. 60개 이상의 유전자 편집과 45개의 외래 유전자를 도입해, 약물 합성의 핵심 전구체인 '4'-데메틸에피포도필로톡신-4-O-글루코시드'(4’-DMEPI-4-O-Glc)를 생산하는 데 성공했다.

특히 연구팀은 핵심 당화 효소인 'UGT709AX1'을 발견해 기존 화학 합성의 가장 큰 난제였던 입체 선택적 당화 문제를 생물학적으로 해결했다.

이렇게 탄생한 '효모 공장'은 단 3일간의 발효 과정을 통해 전구체를 만들어낸다. 이후 간단한 1단계 화학 공정을 거치면 에토포시드와 테니포시드가 각각 89%, 65%의 높은 수율로 생산된다.

이번 연구는 합성생물학과 화학 기술을 결합해 복잡한 천연물 기반 의약품의 공급망을 재편할 잠재력을 보여줬다. 수년간의 식물 재배를 3일의 발효로 압축해 공급망 안전성을 높이고, 멸종위기 식물 보존에도 기여할 것으로 기대된다.