5. 생물공학의 연구 개발 전망과 앞으로의 과제

생물공학의 현황을 살펴보며 지금까지의 생물공학 기술의 발전 상황을 확인했다면, 이번 포스팅을 통해 미래의 생물공학은 어떻게 발전하고 앞으로 해결해야 할 과제는 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

 

A. 생명공학 연구 및 개발 전망

생명공학은 매우 광범위한 분야이며, 그 기술은 여전히 꾸준히 발전하고 있습니다. 유전자를 복제하는 유전자 조작 또는 유전자 재조합 기술, 생물 제어 및 생물복원(bioremediation) 기술도 등장했습니다.
유전자 재조합 기술을 통해 유익한 유전자를 유기체에 도입하고 이전에는 볼 수 없었던 새로운 기능을 보여주는 새로운 유기체를 만들 수 있게 되었습니다. 생물학적 제어는 유기체 간의 상호 관계를 활용하여 농작물 질병과 해충을 조절하는 방법으로 주로 사용됩니다. 환경 문제를 미생물로 생태계를 복원하는 방법으로 생물학적 복원이 있습니다. 오염된 토양, 지하수, 해양 오염을 제어하기 위한 기술이 개발되고 있으며, 유전자 변형 미생물이 사용되기도 합니다.
이러한 생명과학 지식으로 생물공학 기술을 적용하는 생물학 산업은 의학, 약학, 식품, 건강, 환경, 농업, 수산업, 유기화학 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다.

생물공학은 다음과 같은 이유로 21세기 인류의 생존을 위해 발전해야 하는 산업이 될 것입니다.

ⓛ 인간의 건강을 위해 생명공학은 질병의 원인을 규명하고 진단 및 치료하는 데 사용됩니다. 바이오 의약품 생산이 많이 증가하고 있으며, 유전 질환의 진단 및 치료, 암 조기 진단, 유전자 치료 등에 적용되고 있습니다. 특히 모든 인간 유전자와 염기서열을 규명하기 위한 게놈 연구가 진행 중입니다. 유전자 치료, DNA 칩, 형질전환 동물을 이용한 생리활성 물질 생산 등 산업화 기술이 개발될 것입니다.

② 2050년까지 90억 명에 달할 것으로 추정되는 세계 인구에 비해 기후 변화, 전 세계 사막화, 산성비, 수질 오염, 대기 오염, 토양 오염으로 인해 농업 생산성이 감소하면서 식량 부족이 매우 심각할 것으로 예상됩니다. 식량 문제를 해결하기 위해 GMO가 이 문제를 해결할 것으로 예상할 수 있습니다.

③ 석유화학의 대안으로 생명공학 기술이 제시되고 있습니다. 석유 자원 고갈로 석탄을 사용하기 쉬운 형태로 바꾸는 재사용 기술이 점차 발전할 것입니다. 태양광 에너지 활용 기술과 함께 생물자원(biomass)을 활용한 기술 개발로 석유화학 산업을 대체할 것입니다. 유전자 변형 미생물을 이용한 폐기물 처리와 메탄 및 알코올 생산은 환경 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 방법입니다. 석유 성분과 유사한 성분을 함유한 작물을 재배하고 생물학적 전환 과정을 통해 대체 원료(바이오디젤 등)를 확보하는 것도 생물 산업에서 중요한 분야가 될 것입니다.

④ 대규모 환경 오염을 제거하거나 회복하기 위해서는 경제적 측면에서 유리한 생물학적 처리가 필요합니다.

 

B. 생물 산업에서의 도전 과제

생물 산업은 무한한 잠재력을 가지고 있습니다. 21세기 선도 산업 중 하나로 받아들여지고 있지만, 국내 산업화의 가장 큰 문제점은 유전 자원 확보에 취약하다는 점입니다. 특히 생물산업의 핵심 분야가 미생물에 의한 유용 물질 생산이라면 상업적 가치가 있는 미생물 균주 확보는 선진국 수준에 미치지 못하고 있습니다. 따라서 1980년대 이후 많은 연구 투자에도 불구하고 관련 기업들은 1990년대 이후 산업화의 한계를 깨닫고 있습니다.
지금까지의 많은 연구 덕분에 유전자 조작 기술은 보편화되었습니다. 발효 기술 측면에서도 많은 발전이 이루어졌습니다. 하지만 국제 경쟁력을 확보하기 위해서는 자가격리 및 육종 균주 확보가 중요한 과제로 떠올랐습니다. 이에 따라 유전 자원 확보를 위한 경쟁이 치열해질 것으로 예상되며, 개방화 추세는 국내 생물산업의 존폐에 영향을 미칠 것으로 보입니다.
유전공학이 유전 자원 문제를 해결할 수 있다는 기대감으로 대부분의 대학에 이와 관련된 학과가 생겨나고 많은 인력이 생산되었습니다. 하지만 한정된 분야를 제외하고는 "생물산업 발전을 위해서는 더 많은 투자와 시간이 필요하다"는 인식으로 인해 관련 기업의 투자가 정체되면서 일부는 발효를 통한 식품산업, 발효 산업, 의약품 생산 등 기존 생물산업으로 회귀하는 경향이 있습니다. 새로운 유전 자원을 확보하는 유일한 방법은 전통적인 방법으로 발효산물을 생산하는 것이라는 인식을 고려할 때, 자연 속 미생물을 분리해 검색하고 우수한 균주를 번식시킬 수 있는 유일한 방법이라고 생각됩니다.
하지만 향후 유전공학 기술을 통해 새로운 유전 자원을 확보하고 아직 발표되지 않은 새로운 물질을 찾기 위해서는 많은 인력과 연구 투자가 필요할 것으로 생각됩니다. 이에 발맞춰 관련 미생물 기반부터 발효 생산, 유용 물질 분리 및 정제, 바이오 환경공학 등 현재 생물산업을 중심으로 하나씩 살펴볼 예정입니다.

 

이번 포스팅으로 생물공학의 개요를 마무리하며 생물공학이란 무엇인지 어떻게 발전해 왔고 지금의 생물공학은 어디까지 와있는지 전체적으로 이해하게 되었습니다. 다음 포스팅부터는 생물공학 중 생화학 분야를 조금 더 깊게 파고들어 '생산물'에 대하여 자세히 알아보도록 하겠습니다.