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전 농협대학교 총장)
▶ BT란 Biotechnology 즉 생명공학(생물공학이라고도 함)을 말한다. 생명공학은 생물학(biology)과 기술(technology)의 합성어로 생명과학의 전체분야를 연구하는 기초학문(동물, 식물, 미생물 등의 생명현상을 규명하는 학문)과 이를 바탕으로 산업적으로 유용한 제품을 제조하거나 공정을 개선함으로써 인류의 복리에 활용하는 첨단 응용학문 분야를 포함한다. 생명공학이 근래에 크게 이슈화 되고 있지만 사실은 인류역사에서 동식물을 가축화, 농경화하면서부터 활용되어 왔다고 할 수 있다. 동식물의 유전능력 향상을 위한 선발과 교배방법 그리고 잡종강세는 이미 오래 전부터 활용되어 왔다. 특히 1863년 오스트리아의 멘델(G.J. Mendel)이 발견한 ‘멘델의 유전법칙’은 체계적인 육종연구의 기반이 되었다. 이어서 1882년 세포핵 내의 염색체 발견, 1929년 페니실린 발명, 1953년 DNA 이중나선구조 발견, 1972년 유전자 재조합기술 완성, 1990년 인간게놈프로젝트(Human Genome Project) 출범 등 BT의 새로운 분야 개척을 위한 도전은 끊임없이 이어졌다. 1990년 미국 FDA는 체세포 유전자치료법을 세계 최초로 승인했다. 1997년에는 영국에서 복제양 ‘돌리(Dolly)’를 생산해내어 세상을 놀라게 했다.
▶ 역사적으로 BT를 활용한 사례를 보면, 육종을 통한 생산능력 향상에 크게 기여했다. 한우의 경우 우수한 종모우 선발과 인공수정의 활용으로 유전능력이 크게 향상되었다. 젖소도 개량을 통하여 산유량이 거의 두 배로 늘었고 돼지의 증체율, 닭의 산란율도 크게 향상되었다. 돼지는 3원 교잡을 통하여 잡종강세를 이용했다. 가축의 번식에 인공수정, 수정란 이식, 과배란(過排卵), 번식동기화, 계절번식 등을 활용했다. 질병분야에서는 항생제개발, 백신개발, 신약개발 등으로 기여했다. 작물분야에서는 식물의 조직배양, 병충해에 강한 작물의 육종, 품종 간 교잡을 통한 생산량증대 등에 활용 되었다. 발효공학은 술, 치즈 등 발효식품의 가공에 활용되었다. 치즈를 만들 때 응유제인 렌넷(rennet)을 이용했고 유산균을 우유에 접종, 발효하여 요구르트를 만들었다. 제2차 세계대전 기간 중 1929년에는 플레밍(A. Fleming)이 푸른곰팡이에서 페니실린을 추출해냄으로써 수많은 인류의 생명을 지켜냈다.
▶ 생명공학은 생물에 관한 과학을 전반적으로 포함하고 있으므로 육종기술, 분자생물학, 유전공학, 발효공학, 전자공학 등이 융합된 기술들이 활용되는데 앞으로 어떻게 진화할 것인가? 인체와 관련된 분야에서 2003년 인간의 DNA 염기서열의 해석을 규명한 인간 게놈프로젝트의 완성으로 암 등 난치병의 유전자치료방법에 대한 연구가 활발하다. 줄기세포(stem cell)를 분화 증식시켜서 주입하는 세포치료제가 실용화 되었고, 앞으로 더욱 광범위하게 발전할 것으로 보인다. 체외에서 배양한 줄기세포를 이용하여 각막, 연골, 피부, 혈관, 간, 심장 등과 같은 기능을 갖는 인공조직이나 장기를 만들어서 이식하는 기술인 생체조직공학이나 바이오 인공장기 등은 줄기세포를 활용한 궁극적인 치료방법이 될 것으로 기대된다(한국과학기술기획평가원). 이외에도 의료기기 개발, 의료용 생체재료(장기, 기관 등) 개발, 3D 바이오 프린팅, 3차원 세포배양 및 분화, 오가노이드(organoid), 바이오신약 개발 및 안정성 평가 등에 활용도가 높을 것으로 보인다.
▶ 식물분야에서는 식물 육종분야에서 세포융합, 유전자 조작 등 기술을 이용하여 바이러스·세균성 질병에 강한 작물 육종, 식물의 생장과 개화시기 조정, 꽃의 색깔 형질변형, 고온 등 환경 스트레스를 견디는 작물 육종, 병해충 내성 작물 육종, 식물을 통한 유익한 물질이나 백신 생산, 산업폐기물 생분해성 제고, 토양 오염물질 제거, 식물 육종 등 수많은 분야에서 활용될 것이다.
미생물 분야에서는 제빵효소, 주정발효효소, 고기능효소, 식품첨가물 생산, 의료물질 생산, 화학물질 대체재 생산, 항생제 및 항균제 대체 미생물제재 생산, 펄프표백제 생산 등 여러 분야에서 연구가 지속되고 있다.
▶ 동물분야에서는 동물복제(animal cloning), 실험동물의 대량생산, 모유성분과 같은 우유를 생산하는 젖소 육종, 인조고기 등 동물성식품 개발, 건강기능성식품의 개발, 질병에 강한 가축의 육종, 곤충자원의 이용기술 개발 등 실용화 연구가 계속되고 있다. 또한 동물을 이용한 인간의 장기 및 신체기관의 개발로 이종장기이식이 실현될 날이 멀지 않은 것으로 전망된다. 어류에 있어서는 추운지방에서 내한성 어류, 고속성장 어류, 특정 질병에 강한 어류, 형광물질 어류 등의 생산에 활용될 것으로 보인다.
▶ 에너지 분야에서는 화석연료에 대체하기 위해서 사탕수수, 사탕무, 옥수수 등을 이용한 바이오 에탄올(bio-ethanol)과 콩, 유채, 카놀라 등 유지작물(油脂作物)을 이용한 바이오 디젤(bio-diesel)의 생산이 더욱 확대될 것으로 예상된다. 한편 혐기성 미생물을 이용한 메탄(methan)생산, 미세조류(微細藻類)를 활용한 수소생산 등에 대한 연구도 활발해지고 있다. 환경분야에서는 새로운 미생물을 활용한 폐수 및 폐기물처리, 환경오염물질의 생분해(生分解 biodegradation), 미생물의 유전자 조작기술 개발 등이 활발해질 것으로 예상된다.
▶ 이렇듯 생명공학은 미래 전망이 무궁무진하며 인류의 건강과 복리 증진에 꼭 필요한 분야다. 농축수산업은 동식물과 미생물을 다루는 과학이 기반이므로 생명공학 발전과 매우 밀접하다. 특히 앞으로 복제 돼지를 활용한 이종 장기나 기관의 생산과 의약품의 개발은 인류의 질병치료와 건강증진에 크게 기여할 것으로 기대된다.
<계속>
