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Bioin스페셜 WebZine 2010년 16호 [합성생물학]

합성생물학의 이해 

Make Biology Easier To Engineer

이승구, 이상준
한국생명공학연구원 바이오화학에너지연구센터 책임연구원/선임연구원

미국의 Science지는 J. Craig Venter박사의 연구그룹이 화학합성 유전체에 의해 조절되는 인공 세포를 창조했다고 소개했다. 같은 날, 대서양 건너 영국의 Nature지는 곧바로 Venter박사의 합성세포 (synthetic cell)에 대한 8명의 전문가 의견을 실었다. 이처럼 지금 세계가 “합성생물학“을 화두로 뜨겁다. 미국의 오바마 대통령은 바로 생명윤리위원회에 최우선으로 이 합성세포의 의미와 그 파장에 대해서 연구하도록 지시했다고 한다.

과연 “합성생물학(synthetic biology)”이란 것은 무엇인가? 이것이 우리에게 가져다 줄 것은 무엇이고, 우리가 고민해야 하는 부분은 무엇인지를 알기위해서 최근 "합성생물학“의 논쟁에 불붙인 Venter박사의 Science지에 실린 논문을 살펴보도록 하자. 

이 논문은 1974년 제한효소의 발견으로 노벨 생리의학상을 수상한 Hamilton O. Smith박사와 함께 “Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome”의 제목으로 2010년 5월 20일 Science지에 발표되었다. 이 연구는 “최초의 화학합성 유전체를 가진 인공생명체의 탄생”으로 평가된다. 효모 내에서 상동성 재조합기술을 이용하여 완전한 1.08 Mbp 크기의 우폐역 유발세균(Mycoplasma mycoides)의 유전체를 인공 합성한 것이 특징이다. 이 화학합성유전체를 M. capricolum의 수용세포에 이식하여, 새로운 자기복제가 가능한 세포를 얻은 것이다.

합성생물학은 1974년 미국 위스콘신대학의 유전학자인 Wacław Szybalski에 의해 처음 책에 쓰이어졌다. 그 당시에 발견된 DNA 제한 효소와 분자생물학적 기술이 무한한 잠재력을 가진 분야에 적용될 것으로 기대하면서, 미래에는 새로운 조절요소 (control elements)를 고안하고, 새롭게 만들어진 모듈(modules)을 기존의 유전체에 넣어, 완전히 새로운 유전체를 구축할 것으로 예견하였고, 새롭고 더욱 발전된 조절 회로가 만들어져서, 결국 합성생명체(synthetic organisms)을 만들 것으로 기대했다. 36년 전의 상상력의 나래가 Venter박사와 Smith박사의 연구를 통해 이제 현실로 우리에게 다가온 것이다. 이렇게 합성생물학은 유전자 재조합기술에서 태동이 되었고, 현재 대형 유전자나 유전자의 합성기술로 발전하였다고 볼 수 있다. 그러나 이러한 유전자/유전체 합성기술에는 몇 가지 전제조건이 있다. 무엇을 합성할 것인가, 그리고 어떻게 조절할 것인가 하는 점이다.

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