바이오인

바이오경제 시대, 합성생물학에 묻고 답을 얻다

◈ 목차

⑴ 합성생물학의 개념과 중요성

⑵ 국가 간 주요 전략 및 경쟁력 비교

⑶ 우리나라의 대응 노력과 계획안

⑷ 우리가 ‘같이’ 생각해야 할 쟁점안

◈본문

합성생물학의 개념과 중요성

“What I cannot create, I do not understand”라는 말이 있다. 이는 미국 물리학자 리처드 파인만(1918~1988)이 남긴 말로, 합성생물학을 일반인들에게 설명할 때 관련 연구자들이 많이 인용하는 문장이다. 그렇다면 합성생물학은 무엇인가. 사실 국가적으로 통용되는 합성생물학의 정의는 없다. 미국¹⁾에서는 합성생물학에 공학 원리를 적용하고 체계적인 설계 도구를 사용하여 특정 기능 출력(예: 바이오연료 생산 등)을 위해 유전적 수준에서 세포시스템을 재프로그래밍하는 것을 말하며, 일명 공학생물학(Engineering Biology)이라고 부르기도 한다. 영국²⁾은 미국보다 좀 더 세부적이다. 합성생물학은 자연계에서 존재하지 않는 생물학적 구성요소나 시스템을 만들거나 설계 또는 재설계하기 위해 생물학에 공학 원리를 적용하는 과정을 의미한다고 한다. 특히 효소, 유전자 회로와 세포 등 생물학적 기반의 설계와 제작, 현존하는 자연적인 생물학적 시스템의 재설계, 무세포 시스템 등의 예시를 열거하고 있다. 생물다양성협약³⁾에서는 유전물질, 살아있는 유기체 및 생물학적 시스템의 이해, 설계, 재설계, 제조 및/또는 수정을 촉진하고 가속화하기 위한 과학, 기술 및 공학을 결합하는 현대 생명공학의 추가 개발 및 새로운 차원이라고 설명한다. 유전자 편집, 바이오데이터 분석기술 등 최첨단 바이오기술이 발전하면 할수록 합성생물학은 계속 진화하고 발전하는 학문이다. 기술 발전 흐름에 따라 정의는 조금씩 변화하고 그 차이는 존재하나, 일반적으로는 생산성 향상을 위한 설계-반복-개선 등 공학원리가 도입된 생명공학으로 이해할 수 있다.

공학의 원리가 도입된 합성생물학은 그간의 생명공학 연구개발의 한계를 극복하게 해준다. 생명현상의 복잡성으로 인한 낮은 재현성, 극도의 다양성으로 인한 예측효율 저하, 실험방법의 복잡성으로 인한 표준화의 어려움 등 기존 생명공학 연구의 한계를 인공지능, 로봇기술 등 4차 산업혁명의 대표기술을 통해 극복 가능하다. 유전자 편집 등으로 기존 생명체의 기능을 단순하게 변경하여 사용하였다면, 이제는 유전자 및 구성요소의 설계·제작·조립으로 새로운 생명체를 만들어 활용할 수 있는 시대가 도래하고 있고 그 중심에 합성생물학이 있다. 이러한 특징으로 인해 세계 각국이 합성생물학을 주목하고 있다. 미중 기술패권 경쟁 가운데 합성생물학은 경제와 안보에 미치는 영향이 큰 과학기술로 분류되었으며, 기술의 자급자족 등 기술력 증강과 국제적 영향력을 위한 혁신과 발전이 동시 강조되는 분야이다. 식품, 농업, 의약, 에너지 등 다양한 바이오산업을 혁신시킬 수 있는 분야로 빠르게 성장 중이며, 대표적인 기업 Ginkgo Bioworks는 합성생물학이 언젠가는 ‘거의 모든 물리적 재화(virtually any physical good)’를 생산할 것이라고 예측하기도 한다.⁴⁾

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