바이오인

자연에 존재하는 수산물을 대신하는 세포 기반의 ‘수산배양육’

이승재 기능성바이오소재연구센터 선임연구원

◈본문

지구 전체 면적의 70%를 차지하는 바다는 기후 조절을 포함하여 인류가 생존함에 필수적인 산소를 공급한다. 또한 우리가 생각하는 이상의 생물들이 살아가고 있고 아직 밝혀지지 않은 생물들도 그 숫자가 방대하다. 이러한 바다는 우리가 먹는 단백질의 30%정도가 바다에서 오는 인류 식량의 보고이기도 하지만 인구증가에 따른 수요 급증, 이로 인한 과도한 포획 이외에도 오염물질의 투기(미세 플라스틱 등) 및 방류(오염수 등), 중금속의 축적, 이상기후에 따른 기온상승, 어류나 갑각류 등에서 발생하는 질병 등으로 인해 다양한 사회적 이슈가 발생하며 종합적으로 향후 수산 자원의 부족 및 고갈을 초래할 수 있다. 해결책으로는 수산 양식 및 수산물의 대체소재 개발 등을 통해 멸종위기에 처한 수산 생물 보호에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

배양육은 유전자 변형 없이 살아있는 생물에서 줄기세포를 대량 배양하는 조직 공학 원리의 생명공학적 기법을 이용하여 기존 유기체와 동일한 조직을 가진 소재 및 식품을 만드는 방식으로 생산된다. 축산학 분야에서는 이미 활발한 배양육에 대한 연구가 수행중이다. 이미 소, 돼지, 닭 그리고 오리 등의 연구가 다수 진행되었으나 수산학 분야에서는 연구가 매우 미흡한 실정으로 초기의 단계이다. 수산배양육 연구가 필요한 이유는 위에서 언급한 다양한 이슈를 포함하여 식량 부족 문제 해결, 동물 복지, 종교적 신념 및 환경적 요인에 따른 수산물 회피에 대한 대안이기 때문이다. 수산배양육의 가장 큰 장점은 도살의 단계를 거치지 않기 때문에 할랄(이슬람 율법이 허락한 항목-예)부적절하게 도축된 동물의 섭취 금지)식품이나 기타 종교적으로 금지된 품목의 사용에 제한이 없다는 것을 의미하기 때문에 대다수의 인간에게 적용이 가능하다는 것이다. 그리고 심해어와 같이 포획이 어렵고 양식에 금전적인 투자가 필요한 종에 대해서도 배양이 가능한 점을 꼽을 수 있다. 이 부분을 더 확대하게 되면 기존 수산물의 유통(수출 및 수입) 관련하여 운송의 절차를 배제할 수 있기 때문에 비용의 절감과 함께 운송수단에서 발생하는 탄소 배출량을 잠재적으로 낮출수 있다는 의견이다. 또한 배양육의 개발은 시간과 기간을 단축하고 연구실 규모에서 수행이 가능하기 때문에 대규모 양식장이나 사육시설이 필요하지 않아 생산 면적을 최소화할 수 있으며 껍질이나 내장, 뼈 등 사용하지 않는 부위를 제외한 원하는 부위의 독립적 생산이 가능하다는 특징이 있다.

이미 배양을 통해 생산되는 식품시장은 2032년까지 5억 9300만달러의 성장으로 연평균 15.7%를 예측하고 있다. 북미는 수산물 대체 시장을 지배할 것으로 예측하고 유럽이 그 뒤를 이을 것으로 보고된다. 미국에서 실시한 연령별 식품 선호도 조사에서도 젊은층이 이러한 대체소재를 이용한 식품 등의 항목에서 수용도가 높은 것으로 나타났다. 이에 따라 학계와 기업에서 인공 배양제품 개발에 속도를 올리고 있는 실정이다.

물론 해결해야할 숙제도 존재한다. 수산배양육 생성을 위해서는 어류, 패류, 갑각류, 연체동물 등과 같이 다양한 수산 생물이 양식과 관리를 통해 확보가 가능해야 하고 확보된 생물종에서 줄기세포를 분리해야 한다. 그러나 이러한 생물종의 근육에서 줄기 세포를 분리하는 것은 기초자료와 관련 분야의 전문가 부족으로 인해 매우 어려운 실정이다. 따라서 수산 생물의 줄기 세포를 분리하는 적절하고 효율적인 방법을 찾는 것은 해결해야 할 첫 번째 과제 중 하나이다. 또 다른 문제는 소태아혈청(FBS)과 관련이 있다. FBS는 배양 배지에 필수적으로 사용되는 첨가물로 세포 발달에 필요한 수많은 요소를 제공한다. 그러나 FBS는 높은 비용과 윤리적 문제 때문에 세포 배양을 하는 연구자들은 FBS에 대한 대안을 찾고 있다. FBS를 생산하기 위해 소 태아를 사용하는 것을 피하기 위해 무혈청 배지가 이미 만들어졌으나 현재까지 대부분의 세포 배양 사용자들은 FBS 사용에 있어 큰 제한없이 대부분 사용하고 있다. 따라서 동등한 효능을 갖는 적합하고 사용 가능한 FBS 대체물을 찾는 것은 세포 배양과 관련된 윤리적 문제 해결과 함께 수산배양육 생산과 관련된 비용을 일부 줄일 수 있을 것으로 사료된다.

기존 수산물과의 비교를 통한 또 다른 문제는 영양소와 관련이 있는데 일반적으로 자연적으로, 또는 양식을 통해 성장한 수산물과는 차이가 있을 것이 분명하다. 기존 제품과의 영양적 동등성을 보장하기 위해서는 지방산, 비타민 등 미량영양소를 함유한 수산배양육의의 강화가 고려되어야 한다. 또한, 산업화가 이루어진다면 건강한 식단의 구성 요소로서 현재 수산배양육의 영양학적 이점이 무엇인지 명확한 결과가 충족되어야 하고 소비자에게 필요한 영양 성분을 향상시키기 위해 더 많은 연구가 필요하다. 마지막으로, 수산배양육에 대한 고객 수요와 소비자 행동에 대한 분석은 여전히 부족한 실정이다. 소비자는 수산배양육을 GMO 제품과 동일하게 인식하고 식별하여 거부할 가능성이 높다. 따라서 이러한 장애물을 극복하기 위해서는 기반기술의 안전성과 수산배양육을 소비할 수 있는 대안의 안정성을 사회에 입증하고 국민의 우려와 거부감을 완화할 필요가 있다.

식품생명공학분야에 출발점에 있는 수산배양육에 관한 연구는 줄기세포 확보 및 배양단계 등에서숙련된 기술을 필요로 한다. 이에 한국생명공학연구원 기능성바이오소재연구센터 연구진은 대학의 전문가 및 관련 산업체와 유기적으로 협업하여 국내에서 본 연구개발을 주도적으로 이끌어갈 수 있을 것이라 판단된다.

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