2. 생물공학의 역사

지난 포스팅에서는 기본 개념부터 다양한 생물공학을 구분하는 영역까지 생명공학이란 무엇인지 살펴봤습니다.

이번 포스팅에서는 시대에 따라 생물공학을 구분하고 주요 제품에 초점을 맞춰 생물공학의 학문적 성과와 기술 개발의 발전에 대해 살펴보겠습니다.

 

A. 1900년대까지

1900년대까지 과일주, 맥주, 사케, 식초, 간장 등 주로 식품 산업에서 전통적인 "발효 식품"의 산업적 생산은 기본적인 발효 공학 기술을 확립했습니다.

 

B. 1920년대

1923년 화이자는 Aspergillus niger를 사용하여 구연산을 발효하고 생산을 시작했습니다. 그 이후 아세트산과 부탄올과 같은 발효 생산이 부수적으로 발전하면서 미생물을 통해 산업적으로 유기산을 생산할 수 있는 기회를 얻었습니다. 1928년 플레밍은 항생제 중 하나인 페니실린을 발견했습니다. 이를 계기로 다양한 기업들이 항생제 대량 생산의 기반을 마련했습니다.

 

C. 1940년대

페니실린, 스트렙토마이신, 클로르테트라사이클린, 네오마이신을 포함한 많은 항생제의 개발이 다양한 균주에서 시작되었습니다. 그리고 유기산 발효가 더욱 발달하면서 셀룰라아제, 펙티나아제와 같은 효소 약물 개발도 진행되었습니다.

D. 1950년대

다양한 항생제(사이클로헥사마이드, 에리트로마이신, 테트라사이클린, 반합성 페니실린 등)의 개발과 사용이 시작되었습니다. 글루탐산과 라이신의 발효 생산을 통해 아미노산 발효 산업의 발전과 다당류 생산이 이루어졌고, 그 결과 사료용 단세포 단백질과 농업용 생리활성 물질이 생산되었습니다. 미생물을 이용한 생화학 반응을 통해 비타민, 아미노산, 스테로이드의 생합성 개발이 진행되었습니다.

 

E. 1960년대

고정화 효소(운반체를 사용하여 고정화 또는 고정화된 박테리아 형태로 사용되기 시작함)와 액체 과당(전분의 가수분해 산물인 포도당으로 시작하여 이에 작용하여 고농도의 액체 과당을 생성하고 식품 산업 발전에 크게 기여함)이 개발되었습니다. 농업 분야에서는 미생물 농약이 생산되었고, 식품 산업에서는 핵산 조미료가 생산되어 산업에 큰 영향을 미쳤습니다. 제약 산업에서는 다양한 항생제(암포마이신, 겐타마이신 등)가 꾸준히 개발되었습니다.

 

F. 1970년대

치즈 생산을 위한 미생물 응고효소와 같은 효소가 생산되었고, 다양한 항생제(아드리아마이신, 칸디딘 등)가 제약 산업과 당뇨병 치료제인 인슐린, 성장호르몬, 인터페론과 같은 의약품에서 개발되었습니다.

 

G. 1980년대부터

1980년대부터 유전자를 조작할 수 있는 기술이 확립되어 생물공학 기술 개발에 획기적인 진전을 가져왔습니다.

1990년대에는 동물 복제를 포함한 동물 생명공학과 유전자 변형 유기체의 출현을 포함한 식물 생명공학의 발전도 있었습니다. 2000년경에는 인간의 유전자 구성이 완전히 해독되었습니다.
이러한 생명공학 기술의 발전을 바탕으로, 우리는 다음과 같은 분야에 관심이 있으며, 이 분야의 연구가 진행되어 앞으로 실용화될 것으로 기대됩니다.
① 노화 현상의 명확화 및 노화 조절기 개발
② 항암제 및 다양한 백신 개발
③ 후천성 면역 결핍 증후군(AIDS) 치료와 같은 면역 질환을 치료하기 위한 약물 개발
④ 임상 진단 시약 개발
⑤ 인공 장기의 설계 및 제조
⑥ 인공 묘목, 인공 종자, 유전자 변형 생물과 같은 해충 저항성 작물의 상업화
⑦ 생물학적 식물 질병 및 해충 예방 및 무독성 미생물 생산
⑧ 기능성 식품
⑨ 분해가 거의 불가능한 농약용 생화학적 처리 기술

 

1900년대까지만 해도 발효 식품이 주로 생산되었고, 이후 유기산과 같은 미생물에 의해 곰팡이 외부로 쉽게 분비되는 분자량이 작은 화합물이 생산되었습니다. 플레밍이 생명공학 분야에서 페니실린을 발견하면서 큰 전환점을 마련했고, 오늘날까지 많은 연구자들이 수많은 항생제 또는 생리 활성 물질의 생산에 대한 연구를 진행해 왔습니다. 이때부터 발효 제품은 저분자 화합물에서 분자량이 큰 고분자 물질로 전환되었습니다. 다양한 아미노산 생산, 생화학 반응을 통한 화학 공정 대체, 고정 효소 및 바이오센서 개발 등 다양한 제품으로 확대될 것으로 보입니다. 다음 포스팅을 통해 현재 생물공학의 기술은 어느 정도 발전되어 진행 중인지 그 현황에 대하여 분야별로 알아보도록 하겠습니다.