[바이오사이언스] 대체육도 약도 만든다…합성생물학이 뜬다

식품·농업·의약까지 확장되는 합성생물학

국내 산업화는 초기 단계, 해외는 국가 전략



(서울=연합뉴스) 유한주 기자 = 식량 및 에너지 위기, 바이오 안보, 탄소 중립.

굵직한 이들 사회 문제를 해결할 수 있다고 언급되는 기술이 있다.

바로 합성생물학이다.

3일 바이오 업계와 한국과학기술기획평가원(KISTEP) 보고서 등에 따르면 합성생물학은 생물체의 유전자, 단백질 등 구성요소를 공학적으로 설계·제작하는 기술이다.

이를 활용하면 기존 바이오 기술의 한계를 뛰어넘는 대량생산 및 고속 제조가 가능하다.

요소 기술로는 유전자 편집 및 합성, 유도진화, 대사공학, 바이오파운드리 등이 있다.

유도진화는 자연 선택 과정에 인위적인 돌연변이를 일으켜 원하는 기능을 가진 유전자를 선택적으로 증폭, 새로운 기능을 가진 산물을 개발하는 기술이다.

대사공학은 대사경로를 유전적으로 조작해 경제적으로 가치 있는 물질을 생산하는 기술로 제약, 화학, 농업, 식품, 에너지 등 분야 발전을 이끌었다고 평가된다.

바이오파운드리란 합성생물학에 인공지능(AI)과 자동화 로봇 기술을 접목해 합성생물학 설계에서부터 제작, 시험, 학습에 이르기까지 전 공정을 고속·자동화할 수 있는 인프라를 뜻한다.

그렇다면 합성생물학이 구체적으로 어떻게 활용될 수 있을까?

가장 친숙한 예시는 대체육이다.

유전자가 조작된 미생물로 생산한 '헴'(heme) 분자 성분을 활용하면 실제 고기와 유사한 맛을 낸 식물성 패티를 만들 수 있다.

대체육류를 개발하는 미국 스타트업 임파서블푸드가 이 방식으로 버거를 만들고 있다.

유전자 편집된 질소 고정 미생물이 함유된 피벗 바이오의 옥수수 비료 '프루븐'(ProveN)도 농업 환경에서 널리 쓰인다.

바이오 분야에서도 합성생물학을 빼놓을 수 없다.

키메라 항원 수용체 T세포(CAR-T·카티) 치료제 '킴리아주'와 당뇨치료제 '시타글립틴'도 합성생물학을 활용한 의약품이다.

우리나라에서는 LG화학, CJ제일제당, 롯데케미칼, 바이오니아, 셀레믹스, 툴젠, 큐로셀, 앱클론, 진코어 등 기업이 합성생물학 관련 제품을 개발하고 있다.

대표적으로 LG화학은 미생물 발효 기반 생분해성 바이오 플라스틱 개발 및 생산시설에 투자 중이다.

최근에는 블루메이지 바이오테크놀로지와 협력, 합성생물학을 활용해 피부 노화의 근본 원인을 해결할 핵심 소재에 대한 연구를 수행하고 있다.

앱클론의 경우 미국 펜실베이니아대학교와 공동 개발한 카티 치료제에 대한 국내 임상 2상을 진행하고 있다.

KISTEP은 우리나라 정부가 합성생물학 발전을 위한 정책적, 제도적 방안을 마련했다고 평가했다.

다만 아직 구체화가 필요한 데다 기술 발전 수준도 R&D 수행 등 초기 단계에 머물러 있다고 한계를 지적했다.

미국, 중국, 영국 등 주요국은 합성생물학을 국가 성장 원동력으로 삼아 기술 주도권을 잡기 위해 정책을 구상하고 투자를 확대하는 추세다.

이에 따라 한국도 기술 범위 확장, 인공지능(AI) 융합, 인프라 증설, 인력 양성 등 합성생물학 발전을 위한 전방위적 기획과 투자 보완이 시급하다고 KISTEP은 조언했다.

hanju@yna.co.kr