일본산업뉴스요약

차세대 선도자
미생물 합성, 바이오 연료를 만든다
기술을 축적하여 상용 생산 목표
오사카대학 교수 혼다 코스케(本田孝祐) 씨

생명의 설계도인 유전자를 조작하여 생물을 만드는 합성생물학이 주목을 받고 있다. 만들어낸 생물에서 바이오 연료나 의약품을 보다 간단하게 대량으로 싸게 만들어 내는 기술을 연구하고 있는 오사카대학의 혼다 교수. 2013년에 미생물로 바이오 연료를 만드는데 성공하였다. 현재는 같은 방법으로 식품첨가물이나 의약품 등을 개발하고 있다.

합성생물학이 주목을 받게 된 것은 약 8년 전으로 최근의 일이다. 생물의 게놈(전유전정보) 해독이 발전하면서, 유전자 구조를 재구성할 수 있다면 생물을 인공 합성할 수 있다는 발상이 바탕이다. 미국 등의 해외에서는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 생물 병기 등의 개발로 이어진다는 우려도 있지만 미국에서는 에너지 안전보장이나 경제 효율 등의 면에서 중시되고 있다고 한다.

혼다 교수는 13년에 독소를 만들지 않는 대장균 세포에서 필요한 효소만을 추출하여 촉매에 사용하여 바이오 연소를 합성하는데 성공하였다. 우선, 온천 등의 고온 환경에서 생식하는 미생물이 갖고 있는 효소의 유전자에 주목하였다. 농학부에서 배운 유전자 재결합 기술을 사용, 대장균에 미생물을 주입하여 새로운 대장균을 만들었다. 그 대장균을 50~90도까지 가열하여 열에 강한 미생물 효소만을 추출하였다.

그 후에 효소를 몇 갠가 조합하여 인공적인 대사경로를 만들었다. 글루코오스를 원료로 하여 효소의 양을 조정하여 바이오 연료를 개발하였다. 혼다 교수는 “필요한 부분만을 추출하여 합성하였다. 균의 기능을 한정화함으로써 쓸데없는 대사 반응을 거치지 않고 만들 수 있는 것이 특징이다”라고 설명한다. 현재 주류인 살아있는 미생물을 발효시켜 연료를 만드는 기술보다도 “비용 면에서 싸고, 만드는 법도 간단하다. 또한 폐기물이 적기 때문에 환경 부하가 낮아진다”라고 새로운 기술의 이점에 대해 강조한다.

혼다 교수는 생물을 좋아해서 농학부를 전공하였다. 원래는 발효가 전문으로 미생물의 대사경로의 해명 등에 주력하였다. 바이오 연료를 만드는 새로운 요소 기술의 개발에도 축적된 경험이 활용되었다. 또한 게놈 편집기술이 발달하고 있는 시대가 혼다 교수의 연구 영역의 확대를 지원하고 있다.

고안해 낸 합성법으로 17년에 업계 단체인 바이오인더스트리협회의 장려상을 수상하였다. 업계가 거는 기대도 크다. 혼다 교수는 “내가 만든 것이 슈퍼에 진열되면 기쁠 것 같다”라고 말한다. 그것을 실현하는 연구도 현재 추진하고 있다.

식품이나 의약품에 사용되고 있는 ‘L-Cysteine’을 같은 방법으로 만들었다. L-Cysteine은 단백질을 구성하는 아미노산의 하나로, 특히 간 해독 작용이나 피부의 대사에 영향을 준다. 숙취 개선이나 피부의 이상 등의 대책에 사용되고 있다. 현재는 머리카락 등의 동물 유래의 원료에서 분해, 추출되고 있다. 그러나 이러한 동물 유래의 경우는 종교상의 이유로 받아들이지 못하는 지역도 있다고 한다.

새로운 대사경로를 설계하여 필요한 효소를 조합하여 글루코오스로부터 만들어 내는 것은 바이오 연료와 완전히 같다. 경제 효율만이 아니라 종교 상의 문제까지도 해결할 수 있는 혼다 교수의 도전에 주목하는 것도 이해가 간다. 혼다 교수는 “아직 상품화를 할 정도는 아니지만 그렇게 멀지 않은 시기에 만들어질 것이다”라며 자신감을 보인다.

연료나 식품첨가물, 의약품 등 단체(單體) 물질을 만들어 내는 데는 어느 정도 성공을 거두고 있는 혼다 교수지만 목표는 상용 생산이 가능한 노하우를 확립하는 것이다.

그 중 하나가 시즈오카대학이나 교토대학과 공동으로 추진하고 있는 메탄을 만드는 과정에서 화학품을 만들어 내는 프로젝트다. 동물의 배설물 등 유기폐기물로 메탄을 만드는 과정에서, 메탄 발효균의 작용을 인공적으로 조작하여 메탄이 아니라 부가가치가 높은 화학품을 생산하는데 이용하는 기술이다. 혼다 교수는 “아직 시작한지 얼마 안 되기 때문에 어떠한 화학품을 만들 수 있을지는 지금부터지만, 폐기물처리산업의 경제 효율을 높일 수 있을 것이다”라며 의욕적이다.

국내에서는 유전자를 조작하거나 생물의 기능을 한정화하여 다양한 물질을 만들어 내는 일에는 아직 저항감이 있는 것도 사실이다.

그러나 혼다 교수는 “경제 효율을 높이거나 환경부하를 낮추는 일은 사회 전체가 요구하고 있다. 효소 기술을 모아서 싸고 간단하게 고품질의 것을 생산하는 체계를 확립하고 싶다”라고 말한다.

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