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RNAi 기술이 적용된 살충제, 미국 시장 출시

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 24-43

■ 지난 1월 미국 환경보호국(Environmental Protection Agency, EPA)의 승인을 받은 RNA 기반 살충제 "Calantha"가 농사 시기에 맞춰 미국 시장에 출시

○ RNAi(RNA interference, RNA 간섭) 기술이 적용된 RNA 기반 살충제는 특정 해충의 중요 유전자 발현을 방해하여 표적 해충을 효과적으로 제거

  - 전통적인 화학 살충제와 달리, RNAi 기술은 특정 해충만 제거하기 때문에 사람과 환경에 더 안전하다고 평가

  - Calantha는 콜로라도 감자 딱정벌레(Colorado potato beetle)*를 표적으로 개발되어 벌이나 다른 유익한 곤충들에게는 안전

    * 매년 수억 달러의 피해를 발생시키는 해충으로, 다양한 살충제에 대한 빠른 내성 형성으로 제어가 어려움. 1930년대부터 시작된 화학 살충제 연구의 주요 대상이었으며, 지금까지 50가지 이상의 살충제에 대한 내성을 보유

 ○ 콜로라도 감자 딱정벌레의 경우, 연구자들은 PSMB5*라는 유전자를 표적으로 RNA 기반 살충제를 개발

    * 세포 내에서 손상된 단백질을 제거하는 역할을 수행

  - PSMB5 유전자의 mRNA가 분해되어 해당 유전자가 발현되지 않으면 손상 단백질 축적 문제로 딱정벌레는 죽게 됨

■ 1990년대 RNAi 메커니즘이 규명된 이후 RNAi 기반 살충제 연구는 2000년대와 2010년대에 걸쳐 적용 연구와 기술개발이 진행

○ 2020년대에 들어서 규제 승인을 받으면서 상업화에 성공, 이 기술은 농업 해충 관리에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대

  - 1998년 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)에 dsRNA를 주입하여 유전자가 침묵되는 현상을 발견

   ※ RNAi 현상의 기초를 다진 이 연구를 통해 관련 연구자들은 2006년 노벨 생리의학상을 수상

  - 2000년대 초반 RNAi가 해충 제어에 사용될 수 있음을 발견하면서 2010년대에 들어 RNAi 기술을 농업 해충에 적용하려는 시도가 본격화

   ※ Bayer와 같은 기업은 옥수수 뿌리 벌레와 같은 주요 해충에 대해 RNAi 기술을 활용한 GM 작물을 개발. 이 작물들은 dsRNA를 생성하여 특정 해충 유전자 발현을 방해

  - 2020년대 들어 Calantha를 개발한 GreenLight Biosciences와 같은 기업들이 RNAi 기반 살충제의 상업화에 성공

   ※ 2024년 1월, GreenLight Biosciences의 RNAi 기반 살충제 Calantha는 미국 환경보호국(EPA)의 승인을 획득

○ GreenLight Biosciences는 RNA 기반 살충제를 상업적으로 경쟁력 있는 가격으로 제공하기 위해 노력

  - RNA의 생산 비용을 1그램 당 1달러 이하로 낮추는 데 성공. 이로 인해 Calantha는 기존의 고급 살충제와 가격 경쟁이 가능할 것으로 예상

   ※ 뉴욕 로체스터에 위치한 공장에서 RNA 기반 살충제를 대량 생산 중. 이 공장은 연간 2톤의 dsRNA를 생산할 수 있으며, 2025년 말까지 연간 20톤으로 생산량을 늘릴 계획

  - GreenLight Biosciences는 꿀벌의 주요 해충인 varroa mite에 대한 RNA 기반 살충제의 규제 승인도 신청

   ※ 이외에도 아시아 감귤류 깍지벌레, 나무 딱정벌레, 모기 등의 해충을 대상으로 RNA 기술을 활용하는 연구를 진행

  - 또한 해충이 RNA 기반 살충제에 내성을 가질 가능성을 줄이기 위해 농부들에게 dsRNA 살충제를 다른 살충제와 교대로 사용하도록 권장

○ GreenLight Biosciences 외에도 다양한 기업에서 RNAi 기술을 적용한 작물 및 살충제를 개발 중

  - (Bayer) 옥수수 뿌리 벌레에 저항성을 가진 옥수수 품종인 SmartStax Pro*를 개발

    * 이 옥수수 품종은 DvSnf7이라는 유전자 발현을 방해하는 dsRNA를 생성. 필드 시험 결과, 기존 옥수수에 비해 뿌리 손상이 95% 감소. 유럽(2017년)과 미국(2023년) 시장에 출시

   ※ 유전자 변형 작물 개발과 승인에 10년 이상과 약 2억 달러의 비용이 소요되는데, Bayer는 dsRNA 스프레이 등 RNAi 살충제를 더 빠르고 저렴하게 공급할 방안을 연구 중

  - (AgroSpheres) dsRNA와 보호막을 생성하도록 유전적으로 변형된 박테리아를 사용하여 diamondback moth에 대한 필드 시험을 실시

   ※ 2022년 필드 시험 결과는 상업적으로 수용 가능한 해충 통제 효과를 보인 것으로 발표

  - (Trillium Ag) RNA 가닥을 앱타머(aptamer)라는 작은 분자로 둘러싸서 보호하는 방법을 개발

   ※ 현재 이 방법은 fall armyworm와 다른 두 가지 해충에 대한 효과를 테스트 중

■ RNA 기반 살충제는 전통적인 화학 살충제의 대안으로서 환경과 인간 건강에 더 안전한 방법을 제공할 것으로 기대

○ 그러나 이 기술의 성공적인 상업화를 위해서는 제한된 효과*, 내성 관리, 생산 비용 절감, 환경 및 비표적종 보호 등 여러 도전 과제를 해결할 필요

    * 특히, 나비목(Lepidoptera) 곤충은 RNAi 기술에 잘 반응하지 않음

○ 그럼에도 불구하고 Calantha의 승인과 시장 출시는 RNA 기반 살충제가 실용적이고 효과적일 수 있음을 보여주는 중요한 사례

  - 전통적인 화학 살충제가 갖는 한계와 위험을 극복할 수 있는 대안으로서, RNAi 기술이 농업 해충 관리에서 혁신적인 변화를 가져올 가능성을 시사

...................(계속)

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