美연구진, PRRS 바이러스 저항하는 유전자 변형 돼지 개발

미주리대∙캔자스주립대∙Genus plc 공동연구..네이처 바이오테크놀로지 온라인판 게재

등록 : 2016.02.01 18:05:02   수정 : 2016.02.01 18:05:02 이인선 수습기자 ysj@dailyvet.co.kr

미국 연구진이 특정 PRRS 바이러스 감염에 저항하는 유전자 변형돼지를 만드는데 성공했다고 지난달 발표했다.

미국 미주리대학과 캔자스주립대, 바이오테크놀로지 업체 Genus plc 연구진은 대식세포의 CD163 단백질을 제거함으로써 PRRS 바이러스에 내성을 가지게 된 유전자 변형돼지에 대한 논문을 12월 7일 네이쳐 바이오테크놀로지 온라인판에 게재했다(Gene-edited pigs are protected from porcine reproductive and respiratory syndrome virus).

최근 연구에 따르면 폐 대식세포 표면에 존재하는 CD163 단백질이 PRRS 바이러스가 폐 대식세포로 침투해 증식하는데 필요한 것으로 알려져 있다. 연구진은 CD163이 없으면 PRRS 바이러스도 증식할 수 없을 것이라는 가정 하에 연구를 진행했다.

이를 위해 연구진은 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술을 활용하여 CD163이 제거된 유전자 변형 돼지 3두를 만들어냈다. 이들을 품종과 일령이 같은 일반 돼지 8마리와 함께 사육하면서 PRRS 바이러스를 공격접종했다.

그 결과 일반 돼지에서는 모두 호흡기 증상과 40도 이상의 고열 등 전형적인 PRRS 감염증상을 보이면서 폐부종, 단핵구 침윤 등의 폐 조직병변이 발견됐다. 반면 CD163 제거 돼지에서는 아무런 임상증상이 없었고, 별다른 폐 병변도 관찰되지 않았다.

혈액검사에서도 바이러스혈증(Viremia)과 항체가 검출된 일반 돼지와 달리, CD163 제거 돼지에서는 바이러스 혈증도, 항체도 검출되지 않았다.

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PRRS 바이러스 공격접종 시 호흡기증상과 발열을 보인 일반돼지(A,B)와 달리
CD163 제거 돼지에서는 별다른 증상이 나타나지 않았다.
(자료 : Whitworth, Rowland ea al. 2016, 위 표기 제목)

연구진은 이와 같이 유전자 변형을 통해 PRRS 바이러스에 면역을 획득시키는 연구가 향후 양돈산업에 막대한 영향을 줄 것으로 내다봤다. 북미지역에서만 연간 피해액이 6억달러에 이르는 것으로 추정되는 등 PRRS가 양돈생산성을 저하시키는 주요 질병이기 때문이다.

공동연구에 참여한 바이오테크놀로지 기업 Genus plc.의 조너선 라이트너(Jonathan Lightner) 최고과학책임자(CSO)는 “PRRS 저항 돼지의 상용화를 위해서는 수년 이상의 추가 연구가 필요할 것”이라면서도 미주리대학 측과 향후 상용화 가능성에 대한 특허권협상을 진행했다고 덧붙였다.

다만 연구진은 이번 연구가 극소수의 CD163 삭제 돼지와 하나의 PRRS 바이러스주를 대상으로 수행된 만큼, 상업화에 앞서 추가적인 연구가 필요하다고 지적했다.

북미형 및 유럽형의 다양한 PRRS 바이러스주를 막아낼 수 있는지 시험하는 것뿐만 아니라, 사료효율이나 타 질병에 대한 감수성이 변화하는 등 CD163 유전자 변형에 따라 생길지도 모를 표현형 변화 여부를 검증해야 한다는 것이다.

이번 연구에 참여한 레이먼드 롤랜드(Raymond Rowland) 캔자스주립대 교수는 “이번 연구는 생물이 병원체에 자연적으로 면역을 가지게 되는 기전을 보다 앞당긴 것”이라며 “PRRS 뿐만 아니라 다른 감염병에도 이와 같은 연구전략을 활용할 수 있다”고 말했다.