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| KBCH 브리핑 |
생명공학기술 응용 분야
생명공학기술의 세부 분야와
구체적 응용 사례


글. 조정숙 팀장     정리. 윤지현
한국바이오안전성정보센터 


*이 글은 GMO정보포털의 KBCH브리핑 ‘생명공학기술 응용 분야(조정숙)’을 요약정리한 글입니다. 



1. 검토 배경  


‘생명공학(Biotechnology)’은 ‘생물학(Biology)’과 ‘기술(technology)’이 결합된 것으로 생물학적 특성과 자연적인 과정을 통해 기술적, 산업적으로 중요한 문제를 해결하는데 핵심적 역할을 한다. 생물다양성협약에서는 ‘생명공학’을 ‘특정 목적에 따라 이용하기 위해 제품 또는 공정을 만들거나 변형시키는데 생물학적 시스템, 살아있는 생물체 또는 그 유래 물질을 이용하는 모든 기술적 응용’이라고 정의하였다. 

출처 : Iberdrola 


2. 현대 생명공학기술의 응용  검토 배경  


1) 생명공학기술의 세부 분야 분류

최근, 생명공학기술은 바이러스 유전체 해독과 생체 작용의 이해를 바탕으로 코로나 팬데믹 대응에 선제적 역할을 하고 있다. 이렇듯 생명공학의 혁신은 일상생활에 깊숙이 침투해 있으며, 많은 분야에서 역할을 하고 있어 학계에서는 색(Color)으로 그 분야를 구분하고 있다.1)



2) 생명공학기술의 구체적 응용 사례 

(1) 농업분야
식물의 교배와 돌연변이를 통해 품종 개량이 진행되어 왔으며, 미래 식량 수요에 대처함에 있어 생명공학기술이 큰 비중을 차지하고 있다. 해충저항성(옥수수, 면화 등), 제초제내성(대두 등), 질병내성(파파야, 감자 등), 환경스트레스 내성(가뭄내성 옥수수) 등 식물의 성장에 영향을 주는 스트레스 요인에 대응하여 작물의 수확량을 늘리거나 적응성이 높은 작물을 개발한다. (그림1)2)



그림1. 식물 육종기술 변천사 



또한, 관상용으로의 역할이 강화된 다양한 식물(파란색 장미, 카네이션 등)이 상업화되었다. 


(2) 화학산업
산업 공정 효율을 높이고, 생산 공정에서 유발될 수 있는 환경적 악영향을 감소시키기 위해 생명공학기술이 활용된다. 식품/사료, 화학제품, 세제, 펄프 생산 시 공정 효율을 향상시키기 위해 GM미생물을 개발하여 활용하고 있다. 바이오연료 및 바이오가스 생산에도 생명공학기술(Omics)이 활용3)되고 있으며, 바이오매스를 이용하여 연료 생산을 추진하기 위한 연구가 수행되고 있다.(그림2)


- 오믹스(omics) : 전체를 뜻하는 말인 옴(-ome)과 학문을 뜻하는 접미사 익스(-ics)가 결합된 말로, 어떤 특정 학문 분야를 말하기보다는 개별 유전자(gene), 전사물(transcript), 단백질(protein), 대사물(metabolite) 연구에 대비되는 총체적인 개념의 데이터 세트를 바탕으로 하는 생물학 분야4)


그림2. 바이오연료 생산에 이용되는 Omics기술  



(3) 식품산업
식품산업은 농업과 어느 정도 영역이 겹치긴 하지만 효소를 많이 사용한다. 식품 효소는 주로 미생물 발효에 의해 얻어지며, 야생형 및 유전자변형 균주 모두 활용이 가능하고, 재조합 효소를 생산하여 발효 공정을 최적화 시킬 수 있다.(표1)5)


식량 원조, 영양 개선 및 건강을 위해 식품에 필요한 영양소를 증대시키거나 새롭게 만들어 낼 수 있도록 작물을 설계한다. 대표적인 작물로는 오메가3 함유 카놀라, 올레산 함량이 높은 대두, 비타민 A를 함유하고 있는 황금쌀 등이 있다.


표1. EU에서 규제 승인 절차에 따라 서류가 제출된 상위 10개 식품 효소 



(4) 의약산업
병원체 및 인체 세포 생물 기작 등의 이해, 미생물, 식물, 동물의 생리적 특성 등의 연구를 통해 의약품 및 기타 화학물질을 생산한다. 인간 건강을 개선(치료법 개발, 질병 예방 및 퇴치 등)하기 위해 살아있는 세포 및 기타 세포 물질을 활용한다. 2020년, Revivicor社가 개발한 인체에 알레르기 반응을 일으키지 않는 GM돼지(GalPig)가 미국 FDA로부터 식품용과 의료용으로 승인을 받았다.


(5) 환경산업
환경과 인간의 건강을 보호하기 위한 환경 오염물질 제거에 다양한 물리화학적 기술이 적용되고 있지만 비용이 많이 들고 화학물질의 소모가 많아 2차 오염을 유발한다. 이를 대체할 수 있는 환경친화적인 방법으로 미생물과 식물 또는 생물 유래 효소를 사용하고자 하나 극한 환경으로 인한 낮은 분해성 및 활성 저하가 나타난다. 이를 극복하기 위해 생분해 활성을 증대시키는 유전자변형생물체 관련 연구가 진행 중이다.6)


3. 시사점 


세계경제포럼(World Economic Forum, WEF)이 발표한 ‘The Global Risk Report 2020’에 따르면 향후 10년간 발생 가능성이 높은 위험에 기후변화와 자연재해, 생물다양성 및 생태계 붕괴를 꼽고 있어, 앞으로도 생명공학기술의 중요성은 높아질 것으로 보인다. 생명공학기술을 보다 잘 활용하기 위해서는 기술적 발전 외에도 이를 뒷받침 할 수 있는 제도 정립이 필요하며, 대중들이 생명공학을 잘 이해할 수 있도록 각 이해당사자들의 노력도 병행되어야 할 것이다. 



1) http://www.ejbiotechnology.info/index.php/ejbiotechnology/article/view/1114/1496 (검색일 : 2022. 10. 4.)    
https://www.mariscal-abogados.com/biotechnologys-eleven-colours/ (검색일 : 2022. 10. 4.)
https://explorebiotech.com/know-about-violet-biotechnology (검색일 : 2022. 10. 4.)
https://www.iberdrola.com/innovation/what-is-biotechnology(검색일 : 2022. 10. 4.)

2) Critical Reviews in Plant Science, 2021, Vol 40, No.1, 68-108

3) J Fundam Renewable Energy Appl. 2019, Vol 9, No2 ‘Application of Crispr Technology for the Generation of Biofuels: A Review’

4)  https://terms.naver.com/entry.naver?cid=60266&docId=5141548&categoryId=60266(검색일 : 2022.10.04.)

5) Foods 2020, 9, 326

6) Bioremediation of Industrial Waste for Environmental Safety pp 1-19


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