21세기들어 합성생물학(Synthetic Biology)의 탄생은 싸스(SARS)나 조류독감 등의 원인규명을 위한 보다 진보된 바이오 산업기술의 발전으로 미생물들의 수난시대가 도래하였다.

합성생물학이란 용어가 낯설지 몰라도 이미 1970년대 제한효소와 연결효소에의한 유전자 재조합 기술이 나왔을 즈음 미국 위스콘시대학의 스지발스키(Waclaw Szybalski)에 의해 사용되어 앞으로의 발전을 예견한 바가 있다.

합성생물학을 합성생물학 컨소시엄에서 다음과 같이 정의하고 있다.

• 자연계에 존재하지 않는 생물 구성요소와 시스템을 설계, 제작
• 자연계에 존재하는 생물 시스템을 재설계해 제작하는 분자생물학 분야

생체물질에 레고와 같이 바이오 부품(Biobricks) 개념을 적용해 다양한 조합을 통해 새로운 바이오 기능을 창출하는 공학적 연구개발 체계로 고속 DNA 합성을 위한 나노테클로지(NT)와 시스템 생물학(IT), 유전공학기술(BT)등의 최첨단 기술들을 융합해 고효율, 고부가 가치를 창출할 수 있는 기초응용과학이다.

합성생물학의 발전배경을 간략하게 알아보면 다음과 같이 정리할 수 있다.

• 1947년 트랜지스터의 발명
• 1953년 왓슨과 크릭 DNA 이중 나선구조의 규명
• 1958년 마이크로 칩의 발명
• 1959년 파인만(Feynman)의 나노테크놀로지 개념 제시
• 1970년 제한요소 & 연결효소에 의한 유전자 재조합 기술 활성화
• 1974년 미국 위스콘신대학 Waclaw Szybalski, 합성생물학 용어 사용
• 1983년 Kary Mullis, 중합효소 연쇄반응(PCR)법 개발
• 1986년 Eric Drexler 나노기술의 복음서 창조의 엔진(Engines of creation) 출판
• 2003년 Human Genome Project 완성
• 2010년 사이언스지 인공유전체를 이식한 새로운 종 탄생 발표

연대표를 보면 느낄 수 있듯이 분자생물학이나 유전공학의 발전뿐아니라 생명현상을 이해하는데 정보기술과 나노기술의 발전은 필수요소라 할 수 있다.

합성생물학의 연구방법을 보면 미국 스탠포드대 드루 앤디(Drew Endy)가 제시한 Biobricks 개념이 가장 일반적으로 이용되고 있다. 드루 앤디는 생명체를 DNA라는 정보를 지닌 유전자 회로로 구성된 기계로 보고 유전체 조합/재조합 과정을 DNA, 부품(Part), 설비(Device), 시스템(System) 4단계로 구분해 개념적 위계를 제시했다. 설비와 시스템 수준에서 독립적인 기능을 수행하는 표준부품을 Biobricks라 하고 이 Biobricks 를 조합해 시뮬레이션 검증을 거친 후 대장균등의 미생물에 적용하고 있다.

합성생물학의 응용분야를 보면 크게 4가지로 구분할 수 있다.

1. 화학적 에너지로 이용되는 땔나무, 숯, 생물의 기체 등의 효율을 높이기 위한 바이오매스(Biomass, 생물연료) 산업
2. 화석연료를 대체할 수 있는 친환경 대체연료 에너지를 생산하는 합성미생물을 개발하는 바이오에너지 산업
3. 쉬운 설계에 의한 저비용 구품질의 DNA백신을 생산할 수 있는 합성백신 산업
4. 생명현상이나 화학작용에 반응하여 생체진단 및 환경변화를 확인할 수 있는 바이오센서 산업
5. 바이러스와 세균등의 살아있는 생체 치료제를 생산하는 생물치료제 산업

이렇게 인간의 생존에 가장 밀접한 부분들에 적극 활용중이며 삶의 가치를 높이는 데 큰 기여를 하고 있다. 더 나아가 신의 영역이라 생각했던 생물창조까지도 과학작들은 가능하다 생각하고 미생물의 경우는 종의 개념을 새로 써야 할 정도로 활발하게 시도 되고 있으며 성공단계까지 있다.

그러나 합성생물학 분야가 발전할 수록 생물안정성(Biosafety)과 생물안보(Biosecurity)분야에 대한 인체 및 환경 위해성에 대한 논쟁 또한 관가할 수 없는 일이다.

위험물질이 비의도적으로 또는 환경방출용으로 외부에 노출될 때 인간과 생태계에 미치는 영향이 어떻게 될지 혹은 생물학 테러같은 의도적으로 병균이나 독성물질을 생태계에 방출하는 경우에 대한 방지책이나 대책이 마련되지 않은 상태에서의 무분별한 공학적 발전은 되려 인류를 넘어서 전 지구상에 위협을 줄 수 있는 일이다.

비록 얻을 수 있는 장점이 많을 지라도 전 세계적으로 법제도화가 미비한 상태에서 합성생물학의 올바른 정착을 위해선 적절한 교육과 자체적으로 위험성을 줄이기 위한 노력이 필요하다.

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