Paddon CJ, et al. (2013) High-level semi-synthetic production of the potent antimalarial artemisinin. Nature 496:528-532.

2010년 한해만 해도 세계적으로 약 65만명이 말라리아로 사망했다. 말라리아는 모기에 기생하는 플라스모디움(Plasmodium falciparum)이라는 원생생물에 감염하여 발병한다. 현재 유망한 치료제는 개똥쑥(Artemisia annua) 에서 생산되는 아르테미시닌(Artemisinin)이 있다. 하지만 이 물질은 개똥쑥에 미량으로 존재하는 등 공급이 불안정하다. 저자들은 합성생물학적 접근으로 이 문제를 해결하였다. 우선 개똥쑥에서 Artemisinic acid를 합성하는 유전자들을 발굴하여, 총 생합성 경로를 효모에서 재구성 하였다. Amorphadiene으로부터 Artemisinic acid이 합성되는 데는 3개의 효소가 필요하다. 각각 CYP71AV1, ADH1, 그리고 ALDH1이다. 특이한 점은 Cytochrome P450(CYP71AV1)의 효소 작용과 효모의 생장이 이 효소에 전자를 공급하는 환원효소인 CPR1뿐 아니라 Cytochrome B5(CYB5)에 의해서도 조절됨에 주목하여 CYP71AV1과 CPR1, CYB5의 양적 비율을 정밀하게 조정하였다.

식물의 합성경로를 효모에 통째로 옮겨 특정 물질을 대량합성한 예는 이 논문이 최초이다. 대사공학은 성공적이어서 기존의 Artemisinic acid 생산량을 기존 방법(1리터 발효당 1.6그램)대비 15배 이상 증가시켰다. 이렇게 합성된 Artemisinic acid는 화학합성법이 추가로 적용되어 Artemisinin 으로 전환되었다. Artemisinic acid의 생물학적 대량 합성과 이를 재료로한 Artemisinin의 화학적 합성으로 Artemisinin을 보다 저렴하게 대량공급하여 말라리아를 치료할 수 있는 길을 연 것이다.

또한가지 주목할만한 점은 이 물질의 생산에 필요한 모든 지적재산권이 무상 제공되었다는 점이다. 과학적 발견의 사회적 환원이 이뤄진 것이다. 빌게이츠 재단의 지원으로 이뤄진 이 연구 결과는 향후 개발도상국가에서 말라리아를 치료하는 데 소중하게 사용될 것으로 보인다.