제5차산업혁명은 바이오에서 온다. (1/2)

제5차산업혁명은 바이오에서 온다. (1/2)

-생명의 한계를 넘는 합성생물학-

 

 

 

인공 거미실(糸)을 합성하여 섬유로 가공하는 기술로 유명한 국내 유니콘(Unicorn)의 스파이바(Spiber)에 녹충(緑虫)에서 바이오연료를 만드는 유구레나(Euglena/해조류의 일종) 등

이처럼 주목 받는 국내 벤처에 공통하고 있는 요소는 무엇이라고 생각하는가?

실은 지금 이처럼 산업의 현장에서도 중요한 보물로 하고 있는 바이오기술에 새로운 바람이 불고 있다.

이들 기업은 모두 <바이오기술>를 기초기술로 하고 있다.

 

<바이오기술이 인간의 상상력을 훨씬 앞서 가고 있다.> 이렇게 말하는 이는 도쿄공업대학의 게놈과학자 아이사와 야쓰노리(相澤康則) 부교수이다.

Logimix는 2020년 8월 일본에서 처음으로 산학연계합성생물 프로젝트 <세균 게놈아키데크프로젝트（BGAP）>를 발족시켰다.

이 프로젝트에서는 자연계에서 존재하지 않는 게놈 구조를 가진, 산업현장에서 유용성이 높은 대장균주를 만들어내려고 하고 있다.

게놈은 우리들 인간을 비롯한 모든 생명의 모습을 만들고 생명기능을 유지하기 위한 <설계도>와 같은 것이다.

세계를 살펴보면 게놈 공학기술의 혁신을 국제적으로 협조하여 가속시키려는 국제프로젝트의 <GP-write>나 효모의 전 게놈을 인공 합성할 것을 목표로 하는 <Sc2.0> 등 <설계도>인 게놈을 지금까지는 없는 규모로 설계. 합성하는 프로젝트가 진행되고 있다.

이처럼 게놈을 구축하는 기술은 <합성생물학>이라 불리는 연구 분야에 포함되어 있다. 근년 합성생물학은 산업응용의 관점에서도 전 세계에서 매우 주목되고 있다.

<게놈합성>이나 <합성생물학>은 바이오기술에 무엇을 주고 미래에 어떤 가능성을 가져올 것인가. GP-write나 Sc2.0에 중심적으로 참획하고 있는 아이사와 부교수에게 들어본다.

 

바이오테크놀로지시장은 200조 엔 규모로

 

푸른곰팡이가 페니실린을 만들고 녹충(綠虫)이 바이오연료의 원료를 만들고 미생물은 우리들 인간으로서 매우 중요한 역할을 하는 물질을 제조할 수가 있다. 아무튼 모두에서 소개한 대장균은 플라스틱이나 약, 연료 등 여러 가지 물질 생산에 활용되는 <산업미생물>이다.

생물의 세포 안에는 DNA에서부터 정보(유전자)를 읽어낼 수 있다는 데서 단백질이 만들어지고 있다. 이러한 무수의 단백질을 매개하여 세포 안에서는 여러 가지 화학반응(대사)이 일어나서 생명을 유지하고 있다.

사람에게 유익한 물질도 이 과정에서 생산되고 있는 것이다.

발효식품이 독특한 맛을 낳고 있는 것도 미생물의 대사에 의하여 생산된 성분 덕분이다.

된장이나 간장, 술 등, 발효식품은 미생물의 힘을 이용하여 만들어지고 있다.

합성생물학에서는 많은 유전자를 생물에 짜 넣어서 본래 생물이 가지고 있지 않았던 단백질을 만들고 그에 의하여 새로운 대사 시스템을 획득하게 하거나 하려고 하고 있다.

<합성생물학의 놀라운 점은 종(種)의 벽을 넘는다는 것이다. 본래 교배되지 않는 생물종의 유전자들을 하나의 세포 안에서 작용하게 하는 것을 목표로 하고 있으니까 그 조합에 의하여 무수히 산출이 변해진다.>)(아이사와(相澤) 부교수)

짜 넣는 유전자는 다른 종의 생명체에 존재하는 것이라도 좋아서 사람의 손에 의하여 <디자인>된 것이라도 좋다.

그러나 게놈 배열을 해독하는 기술이 진보한 오늘이라도 인류가 이해하고 산업 활용되고 있는 유전자의 수는 극히 적다.

앞으로 게놈에 관한 미래가 진보하면 진보할수록 마치 컴퓨터에 도입하는 아플리케션(application/적용)의 수가 늘어가듯이 DNA에 짜 넣는 기능이 늘어간다는 것이다.

미국이나 중국에서는 그 기대도의 높이에서 합성생물학적인 수법을 기초로 연구개발을 진행하는 기업에 다액의 자금도 모아지고 있다.

예를 들면 미국의 합성생물학의 개척자라고 알려진 깅코 바이오왁스（Ginkgo Bioworks）는 2021년 5월에 총액 175억 달러의 특별매수목적회사와의 합병에 의하여 나스닥에 상장한다고 발표하고 있다.

깅코바이왁스는 박테리아를 활용하여 새로운 항생물질의 개발 등을 진행하고 있다.

사이마젠(Zymergen)에서는 미생물의 작성 등이 기계로 자동으로 행해지고 있다고 한다. 이 장치는 균주의 육성이나 테스트를 자동으로 행하기 위한 것이다.

미국의 사이마젠에서는 기계학습을 활용하여 유전자를 조작한 미생물에 효율적으로 단백질이나 수지소재 등을 제조시키는 기술을 가지고 있다. 사이마젠은 2016년에는 소프트뱅크 그룹의 주도에 의하여 1억3000만 달러를 조달 2019년에는 수미도모화학과의 제휴를 발표함으로써 알려지고 있다.

<미국의 합성생물학의 대기업은 효모나 대장균 등의 범용성 미생물의 게놈에 여러 가지 생물의 유전자를 태움으로써 고객이 바라는 화합물을 미생물에 합성시키고 있다.>(아이사와 부교수)

일본 국내에서는 유전자를 조작한 미생물을 써서 단백질을 제조하고 섬유로 가공하는 깃을 가진 국내 유니콘의 <스파이버（Spiber）>가 잘 알려져 있다.

합성생물학을 비롯하여 바이오테크놀로지의 활용은 장래의 산업을 말하는 데서는 이미 뺄 수 없는 것이 되었다.

OECD의 시산에 따르면 2031년에는 바이오테크놀로지를 활용하는 시장 규모가 적게 잡아도 OECD가맹국의 국내총생산(GDP)의 2.7%가 되는 약 200조 엔까지 확대한다고 전망하고 있다.

바이오테크놀로지와 생물정보를 처리하는 수단으로서 IT나 AI가 조합함으로써 <제5차 산업혁명>이라고 불러야 할 산업구조의 전환이 일어나는 것이 아닌가 하고 기대되고 있다.(계속됨)

출처=https://www.businessinsider.jp/post-238983