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출처: biozine

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국가중점 생명공학실용화사업단 제2차 정보교류회 개최

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지난 3월 31일 생명공학연구소 세미나실에서는 국가중점 생명공학실용화사업단 제2차 정보교류회가 개최되었다. 이번 정보교류회에서는 ①생명공학실용화사업단장인 생명공학연구소 유익동 박사의 인 사말에 이어 ②인간유전체연구사업단장인 생명공학연구소 유향숙 박사의 21세기 genome project의 최신 연구동향, ③생명공학연 구소 유장렬 박사의 식물 유전체 연구의 최신 연구현황과 전망, ④특허청 이성우 유전공학과장의 유전자 특허전쟁에 따른 지적기반의 정비와 대책 등에 관한 발표와 함께 많은 의견교환이 있었다. 상기 정보교 류회에서 발표된 내용을 간추리면 다음과 같다.

Ⅰ. 21세기 genome project의 최신 연구 동향

○ 연사 : 생명공학연구소 유향숙 박사 (인간유전체연구사업단)

1991년부터 미국의 주도로 이루어지고 있는 인간게놈사업(Human Genome Project)은 인간의 유전정보를 총괄하는 30억쌍의 DNA 염기서열을 규명하고자 하는 것으로, 올 상반기중에 그 초안이 밝혀질 것이며 2003년까지는 완벽한 결과가 공개될 예정이다.

미국은 이 사업을 위하여 정부부문에서만 1998년까지 총 15억 달러를 투자하였 으며, 오는 2003년까지 15억 달러를 추가로 투입할 계획이다. 또한 일본정부는 올해부터 Millennium Project라는 야심찬 게놈사업을 개시하고 2004년까지 암, 고혈압, 당뇨병 등 일본의 5대 질병에 대한 주요 관련 유전자 150개를 발굴하는 외 에 암생존율을 80%로 끌어올릴 것을 선언하였으며, 올해에만 게놈사업에 8,000억원을 투자하고 있다.

인간게놈사업의 결과는 학·연구계, 산업계 등 이 기술을 직접 활용하게 될 전문 분야뿐만 아니라, 일반인을 대상으로 하는 사회전반에 직·간접적으로 엄청난 파장을 미치게 될 것으로 예견되고 있 다. 우선, 학문적인 면에서는 인체 기능에 대한 이해가 유전자수준에서 보다 체계적이고 종합적으로 이루어지게 될 것이며, 그 속도 또한 전례 없이 빨라질 것이다.

이 결과 인간의 생노병사를 관장하는 생물학적 메카니즘들이 명확히 규명될 것이 며, 이를 바탕으로 한 질병 예방, 조기진단, 치료기술들이 획기적으로 발달하게 될 것이다. 산업적으로는 새로운 기능 성 유전자의 특허화를 통한 산업재산권의 확보뿐만 아니라, DNA chip이나 단백질 chip과 같은 고성능 진단기술, 질병 메카니즘에 정확히 대 응하는 신약, 개인별 유전체 차이에 근거한 개인용 맞춤의료기술, 유전자/세포치료 기술 등 다양한 고부가가치의 생물산 업기술들이 개발될 것이다. 일반인들은 이러한 보건의료기술 및 생물산업기술의 발전에 따라 사회복지 및 경제적 측면에서 한층 더 혜택 을 누리게 될 것이다.

그러나 이러한 인류복지상의 긍정적인 효과 외에도 개인 유전정보의 노출에 따 른 사회적, 법적, 윤리적 문제 등 개인생활상의 부정적인 영향도 나타나게 될 것이다.

선진국의 산업계에서는 인간게놈사업의 결과를 조기 산업화함으로써 21세기 생 명공학산업에서 독점적인 지위를 확보하기 위하여 이미 적극적인 투자를 하고 있다. Perkin-Elmer, Celera, Novartis, Hoffman-La Roche, Glaxo-Wellcome, SmithKline, Monsanto, Dupont, Hoechst, Merck 등 세계 굴지의 제약/화학기업 및 biotechnology 회사들이 적게는 수 백만불에서 많게는 수 십억불에 이르는 연구개발비를 각종 게놈연구에 쏟아 붓고 있으며, Incyte Pharmaceuticals, Celera 등은 이미 가공된 각종 게놈 관련 정보의 이용기술을 상업화하여 시판중에 있다.

국내에서의 게놈연구는 선진국에 비해 형편없이 적은 투자와 늦은 출발로 인해 인프라나 기술, 인적 자원 등 거의 모든 면에서 열세를 면치 못하고 있다. 다행히 1996년부터 미래원천기술개발사업을 통하여 적으나마 체계적으로 연구개발 투자가 이루어지기 시작하였고, 1999년부터 산업자원부 지원하에 기능유전체연구기술의 하나인 DNA chip기술 개발이 10년 계획으로 시작되었다.

그러나 국내에서의 게놈연구에 대한 본격적인 투자는 과학기술부에서 주관하는 21세기 프론티어사업의 시범사업으로서 「게놈기능분석을 이용한 신유전자기술 개발사업」이 채택되면서부터라고 할 수 있 다. 과학기술부는 이 사업에 향후 10년간 최소 1,300억원에 이르는 투자를 계획하고 있다. 산업계에서는 최근까지도 미온적인 투자자세를 보 이고 있었으나, 선진국에서 게놈 관련 기술의 산업화가 가시화되기 시작하면서부터 1999년을 기점으로 LG화학, 삼성, SK 등 일부 대 기업들이 중심이 되어 상당한 규모의 투자계획을 수립하고 있다.

Ⅱ. 식물유전체 연구의 최신 연구현황과 전망

○ 연사 : 생명공학연구소 유장렬 박사

얼마 전 미국의 Celera Genomics사의 사장인 Craig Vanter 박사는 20세기 최대 생물학적인 연구성과 중의 하나인 30억쌍에 달하는 인간 유전체의 전 염기서열 결정사업을 수 주내에 완결할 수 있을 것이라고 발표한 바 있다. 인간의 질병 원인을 밝히고 그 치료제를 개발하는 기본 설계도면이 될 이러한 성 과는 앞으로 인간의 평균수명을 100세 이상으로 끌어올리는 견인차의 역할을 할 것이 분명하다.

유전체 연구는 인간의 것뿐만 아니라 식물의 것에 대해서도 선진국에서 활발히 진행되고 있다. 그 결과 앞으로 10년쯤 지나면 벼가 옥수수 키만큼 크고 쌀이 옥수수 알처럼 가지런히 모여서 여무는 신품종 개발이 가능하게 될 것이다. 역으로 옥수수가 잔디와 별다를 바 없이 지표면에 맞닿아서 크는 신품종도 선보일 것이다. 벼, 옥 수수, 잔디는 모두 화본과에 속하는 인척간의 식물이다. 이들 식물의 외형을 지배하는 유전자가 발견되면 이를 상호 교환함으로써 옥수 수 같은 벼, 잔디 같은 옥수수를 창출해 낼 수 있는 것이다

선진국에서는 올해 말까지 애기장대라고 하는 잡초의 유전체 전 염기서열을 밝히 게 되며, 벼에 대해서도 1-3년 내에 완성될 것으로 전망된다. 애기장대와 벼는 각각 지구상의 모든 쌍떡잎과 외떡잎 식물 의 모델이 된다. 이와 같은 생명의 기본설계도를 손에 넣게 되고 설계도면에 따라 향후 10여년 동안 각 생명을 구성하고 있는 수천, 수만 혹은 십수만개의 유전자의 기능을 밝히게 되면 인간은 이제까지는 상상도 할 수 없었던 종류의 신품종을 개발할 수 있게 됨으 로써 앞서의 벼와 옥수수를 선보일 수 있다.

요즘 유전자 조작 식품으로 배격을 받고 있는 제초제 내성 혹은 내충성 콩이나 옥수수는 실상 실험실에서는 10년 전에 개발된 낡은 품종이다. 향후 우리는 성인병과 암을 예방하는 성분을 만드 는 유전자가 도입된 콩과 옥수수를 먹게 될 것이다. 또한 인체에 해로울 수 있는 유기용매로 가공하지 않더라도 유전자 조작 으로 카페인을 만드는 유전자가 작동하지 못하도록 함으로써 자연적으로 카페인이 제거된 커피를 즐길 수 있게 될 것이다. 당도가 사과만큼이나 높은 토마토와 감자를 개발하는 것이 이 분야 연구자들에게는 이미 어렵게 느껴지지 않게 되었다.

뿐 만 아니라 자연적으로 청색을 띠는 면화가 개발되어 이 청색면화에서 뽑은 실 로 짠 바지는 물을 들이지 않아도 불루진이 될 것이다. 청색뿐만 아니라 노랗거나 빨간 면화를 만들 수 있음은 물론이 다.

우리 생활에서 플라스틱은 필수 불가결한 소재이며, 현대는 석기와 철기시대를 잇는 플라스틱 시대라고 말할 수도 있다. 그러나 난분해성의 석유화학계열의 플라스틱은 이제 전세계적으로 공해의 주범이 되고 있다. 그 실질적 대체는 생분해성 플라스틱인데 현재는 값이 비싸서 의료용 등 한정된 범위에서만 사용되고 있다. 그러나 조만간 유 채나 콩에 미생물의 유전자를 도입함으로써 생분해성 플라스틱을 값싸게 생산하여 우리 주변의 난분해성 플라스틱을 대체하게 될 것이다. 청량 음료의 용기인 페트병이 생분해성 플라스틱으로 바뀌게 되면 혹 고속도로변에 빈병을 함부로 버리더라도 수개월 혹은 1-2년 후에는 탄산가스와 물만 남기게 된다.

일본에서는 철성분이 과도하게 함유되어 있어서 농사짓기가 어려운 토지에 철을 효과적으로 흡착하는 콩 단백질의 유전자를 도입한 벼를 재배하였더니 일반 작물과는 달리 생장에 어려움이 없었으며 생 산된 쌀에는 빈혈이 있는 이들에게 이로운 철성분이 보통 쌀의 여러 배 갖게 되었다는 보고도 있다. 이 신품종의 벼는 환경도 정화하 고 기능성 쌀도 생산할 수 있는 일석이조의 효과를 가져 온 셈이다

이 뿐이 아니다. 금을 흡착하는 단백질의 유전자를 도입한 작물을 광산지역에서 재배하여 수확한 후 이를 태우면 열을 활용할 수 있는 것은 물론이고, 그 재로부터 금을 얻는 아주 경제적인 제련법에 대한 연구도 진행 중이다. 미생물로부터 도입된 유전자로 인해 고분자 공해물질을 흡수하여 분해하는 식물이 오염된 토양을 복구하며, 일 반 작물들도 보리처럼 혹한에 견딜 있도록 개량할 수 있을 것이며, 선인장같이 건조한 토지에서 자랄 수 있으며, 갯벌을 마다하지 않 는 신품종 작물이 선보일 것이다. 바야흐로 인공종자의 시대가 도래하고 있는 것이다.

생명공학도 유전자라는 자원으로 새로운 제품을 만들어 낸다는 점에서 기존의 여 러 기술들과 대등하다. 그러나 생명공학으로 어떤 설계도면보다도 합리적이고 효율적으로 디자인된 유전자의 배열에 따라 최소한의 자재를 사용하여 어떤 기계와도 비교할 수 없는 정교한 세포라는 공장을 만들 수 있다. 세포공장은 매우 적은 에너지를 써서 효율 적으로 생산품을 만들며 일반 공장에서 쏟아 내는 공해와는 비교할 수 없는 적고 안전한 부산물을 배출한다. 생명공학은 이와 같이 친환경 적이고 지속가능한 개발을 가능케 한다는 점에서 다른 기술과는 대별되는 인류 최후의 산업기술이라고 할 수 있다.

이러한 생명공학의 발전은 얼마나 많은 유용유전자를 확보할 수 있는가에 따라 결정된다고 하여도 과언이 아니다. 어떤 생명체로부터 유전자를 대량으로 확보할 수 있도록 하는 것이 바로 유전체 연구이 다. 선진각국이 생물자원 확보와 유전체 연구에 국가 정책적 지원을 아끼지 않는 것은 바로 21세기 산업의 왕좌를 차지할 생물산업에서 주 도권을 확보하려는 것이다.

우리는 1980년대 초 반도체산업 조기육성에 당시로서는 무모하리 만큼 용감하게 (?) 국가 정책적으로 엄청난 규모의 선투자를 한 결과 세계 굴지의 반도체 생산국이 되었으며 오늘날 전국민의 5명 중 1 명이 반도체 수출 덕분에 먹고 살 수 있게 한 예지를 발휘한 경험을 가지고 있다. 이제 이 치열한 국제 경쟁의 대열에 나서기 위 하여 작년에 과기부는 새로운 국책과제인 뉴프런티어 과제에서 인간 유전체 연구를 채택한데 이어, 올해에는 생물다양성 과제에 서 식물의 유전체 연구를 지원키로 한 것은 천만다행이 아닐 수 없다. 이들 과제의 수행은 한국과학사에 큰 획을 긋는 역사적인 사실 로 기억될 것이다.

III. 유전자 특허전쟁 임박에 따른 지적기반의 정비와 대책

○ 연사 : 특허청 이성우 박사 (유전공학과장)

최근 국제적으로 추진되고 있는 Human Genome Project의 완료가 가시화 됨에 따 라 유전자의 기능규명을 통한 유전정보의 산업화가 급속히 진전될 것으로 예상되고 있으며, 이에 전세 계의 관심은 막대한 부가가치를 창출하게 될 유전자의 특허권 확보에 집중되고 있다.

앞으로 생명공학은 생물의 유전정보에 기초하여 발전하게 되는데, 생물의 유전 정보는 다른 분야의 정보와는 달리 매우 제한되어 있으며, 이후의 연구는 모두 이 제한된 정보를 이용하지 않을 수 없 다는 특징을 가지고 있다. 따라서 이 제한된 유전정보를 선점하는 국가가 21C 생물산업을 지배하게 될 것이며, 이러한 유전정보를 비 축하지 못한 나라는 기술선진국에 예속될 가능성이 있다.

따라서 선진국들은 유전체(genome)연구 결과 얻어진 새로운 유전자 서열과 그 기 능의 연구결과를 특허권으로 선점함으로써 바이오벤쳐기업, 제약기업, 농업/식품기업, 에너지/환경기업들이 이를 산 업화 할 수 있는 기반을 마련하여 21세기를 이끌어갈 부의 원천으로 삼고자 하고 있다는 것이다.

한편 인간 유전체 분석기술의 급속한 발전과 함께 효모, 에레강스, 벼 등 다양 한 생명체에 대한 염기서열이 해석되고 있으며, 그 해석량이 10개월에 2배씩 증가하고 있다. 그런데 이러한 엄청난 양의 서열 데이타정보에 대한 DB구축 및 기능연구를 통한 고부가가치 생명공학제품 개발에는 컴퓨터를 활용하는 것이 필수적이므 로 향후 생명공학의 발전에 따라 컴퓨터 전문가들이 이 분야에 대거 진출할 것으로 보인다. 즉 디지털정보의 전문가와 유전정보 전 문가의 협력의 장이 열리고 있는 것이다.

앞으로 유전정보를 기반으로 창생될 생명공학/의료제품과 진단서비스/소프트웨 어등 수 많은 지식산업들이 효율적으로 발전하기 위해서는 국가적인 차원에서 유전정보 해석능력(Genomics)을 획기적으로 향상 시키는 한편, 선진 각국과 유전체의 공동연구에 당당히 참여하여 유전정보를 교류함으로써 우리 것으로 만들어야 한다.

또한 컴퓨터와 인터넷 통신망을 이용하여 각종 생물정보와 화학/의료정보등을 공급 할 수 있도록 생물정보학(Bioinformatics) 전문인력 양성 및 Net-work 구성에 혁신적인 투자가 시급히 이루어져 야 한다. 이러한 지적기반과 연구결과를 바탕으로 바이오 벤쳐산업은 꽃피게 될 것이다.

(제공 : 국가중점 생명공학실용화사업단 정보교류회 배현숙 간사)