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바이오산업의 게임 체인저 

합성생물학




바이오 WIKI는 최근 바이오산업의 이슈나 <바이오세이프티> 웹진의 핵심 기사를 이해하는 데 도움을 줄 수 있는 사전 풀이형 정리 기사입니다. 이번호는 바이오 분야에서 4차 산업혁명을 촉진하고 주도할 것으로 기대되는 합성생물학에 대해 알아보겠습니다.

자연을 탐구하고 이용해 발전을 거듭해 온 인류에게 생명공학은 우리의 삶에 큰 변화를 가져온 지식의 산물이다. 생명체의 구조와 기능 연구를 바탕으로 한 생명공학은 농업과 의료는 물론, 환경, 산업 분야까지 다양한 분야에서 많은 발전을 가져왔다. 지난 2000년대 초반 등장한 합성생물학은 그동안 생명공학이 다뤄왔던 생명의 ‘편집, 교정, 변형’을 벗어나 생명(생명체의 구성요소)을 새로이 ‘설계하고 합성하며 조립’하는 형태로 새로운 패러다임을 제시하면서 큰 관심을 끌고 있다. 생명공학은 물론, 생화학공학, 유전체학, 정보기술 등을 결합해 자연에 없던 생명체의 구성요소를 설계하고 기존 유전자를 새롭게 조합해 의도한 기능을 부여하는 것이다.

합성생물학, 무엇이 다른가?


합성생물학과 생명공학은 생명, 유전자를 다룬다는 점에서 공통점을 지니지만 차이점도 뚜렷하다. 먼저 생명공학은 자연 상태의 생명 유전자를 이용, 특정 단백질과 화합물을 생산, 변형하는 방식이다. 우리가 익히 알고 있는 유전자 변형을 통한 인슐린 생산이나 병충해에 강한 작물을 개발하는 것이 대표적인 예이다. 그러나 합성생물학은 새로운 설계와 창조에 더 무게를 두고 있다. 생명체의 유전자를 이용할 수 있지만, 그렇지 않을 수도 있다는 이야기이다. 자연에 존재하지 않는 유전자 설계와 합성으로 새로운 기능과 형태를 지닌 미생물을 만들어낼 수 있다. 생명공학이 자연의 생명체를 기술의 매개로 활용했다면 합성생물학은 매개 자체를 새로이 창조할 수 있다. 과거에는 자연에서 유전자를 추출해 활용했지만 합성생물학을 통해 DNA 서열을 인공적으로 합성할 수 있게 됐다. 생명현상의 메커니즘을 표준화 및 모듈화해 의도한 바를 담은 생명체 세포를 구축, 이를 목적에 맞추어 활용할 수 있다는 이야기이다.

큰 가능성과 기대 그리고 과제


이처럼 합성생물학은 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능할 것으로 기대된다. 의료 분야에서는 개인 맞춤형 치료제 개발이 가능할 것으로 기대되며, 감염병 진단과 신약 개발에 있어서도 기존의 한계를 극복할 새로운 대안으로 자리매김 중이다. 식량 생산에서는 대체 단백질이나 광합성 효율 개선과 같은 대책들이, 에너지와 환경 분야에서는 오염물질을 분해하는 박테리아나 바이오 연료 생산 등이 기대를 모으고 있다. 생명체를 설계한다는 윤리적 논란이나 오용, 안전성과 같은 기술 자체에 대한 부정적 시선도 존재하지만 많은 연구자들이 합성생물학은 GMO를 포함한 기존의 생명공학과 다른 궤를 그리고 있다며 차별화된 정책과 대중의 수용을 주장하고 있다. 이러한 합성생물학의 가치를 증명하듯 우리나라를 비롯한 많은 국가들이 합성생물학 기술의 경쟁력 확보에 열을 올리고 있는 상황인데, 지난해 말 우리나라의 한 일간지는 한 글로벌 컨설팅 기업의 분석을 보도했다. 미국 맥킨지社가 전망한 2030년대 합성생물학 시장 규모는 최대 3조 6,000억 달러. 동일 시기 반도체 시장 예상의 3배나 되는 규모다. 생명공학의 새로운 지평, 혁신적인 변화를 이끌어낼 게임 체인저, 합성생물학을 지칭하는 다양한 표현처럼 미래를 위한 철저한 대비는 분명 필요할 것으로 보인다.


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