바이오인

합성생물학의 발전과 도전과제: 스케일업, 지속가능성, 협력과 규제

[합성생물학 월간동향]

◈본문

• ■합성생물학이 지속 가능성 목표 달성에 어떻게 기여하고 있는지, 그리고 이를 실현하기 위한 스케일업, 국제적 협력의 중요성에 대해 다룬 최신 보고서 내용을 중심으로 합성생물학의 동향과 미래 방향성을 탐색 

• ■(1) 글로벌 생명과학 기업인 Thermo Fisher Scientific, 합성생물학이 어떻게 환경과 지속 가능성 문제를 해결하는 데 기여하고 있는지에 대한 5가지 주요 사례를 소개(’24.4) 

• ○(바이오연료 혁신) 합성생물학을 통해 박테리아와 효모 같은 미생물을 유전적으로 조작하여 바이오연료를 생산하는 기술을 고도화

• -︎바이오연료는 전통적인 화석연료를 대체할 수 있는 잠재력을 내재하고 있으며 2050년까지 전 세계 수송 연료 수요의 27%까지 공급할 수 있을 것으로 예측

• -︎합성생물학을 통해 개발된 바이오연료는 항공, 우주, 해양 산업에서의 활용 가능성이 클 것으로 기대 

• -︎식량 작물과 경쟁하지 않도록 설계된 유전자 변형 미생물은 탄소 배출량을 대폭 줄일 수 있어 화석연료 의존도를 줄이고, 지속 가능한 에너지 생산의 중요한 해결책으로 주목받고 있음 

• ○(유전자 변형 나무를 통한 탄소 포집) 유전자 변형된 포플러 나무는 더 많은 이산화탄소를 흡수하고 저장할 수 있도록 유전적으로 설계됨 

• -︎연구에 따르면 유전자 변형 나무는 전통적인 나무와 비교했을 때 광합성과 탄소 흡수 능력이 대폭 상승 
  ※ 53% 더 크고, 27% 더 많은 이산화탄소 포집 가능
  

• -︎유전자 변형 나무는 산림 관리와 탄소 배출 감소에 중요한 역할을 할 수 있기 때문에 산림 재생과 탄소 중립을 목표로 하는 여러 프로젝트에서 활용 

• ○(생물 다양성과 기후 적응) 합성생물학의 발전으로 바이오매스 분포를 제어하는 유전자를 식별하고 수정할 수 있는 기술 및 탄소가 고갈된 토양을 회복할 수 있는 기술 개발 

• -︎극한의 기후 조건*에서도 잘 자랄 수 있도록 설계되어 농업 생산성을 높이는 동시에 식량 안보 문제 해결에도 기여 가능 
  * 가뭄 스트레스, 염분 스트레스, 고온 스트레스 등 

• -︎환경적 스트레스를 줄이고 농약이나 화학비료의 사용을 감소시킬 수 있어 지속 가능한 농업을 구현하는 데 중요한 기술로 평가 

• ○(화학 제조의 탈탄소화) 합성생물학을 활용하여 전통적인 화학 제조 공정을 대체할 수 있는 기술 개발 

• -︎더 적은 에너지로 화학 물질을 생산하여 탄소 배출을 줄이고 자원 효율성 제고

• -︎재생 가능한 자원을 원료로 박테리아와 효모 같은 생물학적 시스템을 활용하여 다양한 화학 물질을 생산 가능 

• -︎기존 화학 산업에 비해 훨씬 적은 에너지를 소비하며 환경 오염을 최소화
  ※ 플라스틱을 대체할 수 있는 생분해성 재료나 친환경 화학 제품 생산에 사용 

• ○(환경 오염 정화를 위한 유전자 변형 미생물) 합성생물학으로 유전자 변형된 미생물을 개발하여 환경 오염 물질을 제거하는 생물학적 정화(Bioremediation) 기술 개발

• -︎유전자 변형 미생물은 오염 물질을 인식하고 분해할 수 있는 능력을 가지며 극한의 환경에서도 작동할 수 있도록 설계 

• -︎이 미생물은 홍수 및 가뭄 저항성을 높여 정밀 농업을 가능하게 하고 생산성을 높이는 데 기여 가능 
  ※ 극도로 염분이 높은 폐수에서 석유와 다환 방향족 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydr ocarbons, PAHs)를 분해할 수 있는 호염성(Halophilic) 박테리아

...................(계속)

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