인공 거미줄과 누에 산업

인공 거미줄과 누에 산업

생물을 이용해 물질을 생산하는 바이오 technology 분야에서 새로운 도전으로 주목을 받는 것이 인공거미줄을 이용한 섬유와 의료품, 공업 제품 제조 기술이다. 단백질로 만들어지는 인공거미줄에 강도는 철강을 웃돌고 나일론보다 신축성이 강하며 내 열성은 300°를 넘는다고 한다. 인공거미줄을 구성하는 단백질 유전자를 미생물의 게놈의 조합하는 방식으로 미생물로 하여금 거미줄 완료를 만들기에서 새로운 특성을 가진 섬유를 만들어낸다. 목적 유전자를 도입한 생물을 단백질 제조 장치로 사용하는 도전은 이전에도 있었다. 유전자 조합 기술이 등장한 1970년대로 접어들면서 단백질을 양산하는 것이 가능해졌지만 제조 비용이 과제였다. 실제로 스파이 버는 조합 미생물에 의한 단백질 제조 비용 문제를 해결하기 위해 다양한 측면에서 검토를 거듭하여 본격적인 연구를 시작한 이래 생산성을 4,500배로 향상시켰고 제조 비용은 5만 3천분의 1로 절감했다.
농림축산업이 이미 갖추고 있는 인프라를 이용하면서 유전자 조합 단백질을 전보다 낮은 비용으로 제조하는 분자농업 연구 개발이 각 나라, 각 지역에서 실시되고 있다. 분자농업에 대한 도전 가운데 2017년부터 일본 농림수산성에 시작한 잠업 혁명에 의한 신산업 창출 프로젝트가 있다. 문자 그대로 누에의 게놈을 조합해서 고치 안에서 목적 단백질을 만들게 하는 것이다. 의약품 원료로 농림수산성은 생산 효율성 향상 등을 연구 개발을 지원하고 있다. 누에는 가축화된 곤충으로 오랜세월을 거치면서 사육하기 쉽고 비단실의 생산성을 높이는 방향으로 품종 개량 이루어져 왔다. 누에는 게놈의 목적 단백질의 유전자를 도입하면 양잠업을 통하여 배양된 방법을 사용하여 단백질을 양산할 수 있다. 미생물이나 동물세포 등으로 단백질을 제조하려면 세포를 파쇄해서 분리, 정제하는 공정이 필요하지만 고치 안에서 목적 단백질을 만들게 하면 그 후에 분리, 정제가 쉬워진다는 이 점이 있다.
유전자 조합을 이용한 단백질 생산은 이전부터 실시되었으며 약품을 중심으로 세제 등의 효소나 화장품 원료 등으로 활용하기 위한 다양한 용도에 단백질이 생산되고 있다. 이렇게 만들어진 의약품 중에는 유전자를 조합한 염소나 토끼의 젖 안에서 생산된 단백질이나 유전자를 조합한 계란 속에서 생산 된 단백질을 원료로 삼은 것도 있다.
유전자 조합 생물을 이용한 단백질 제조의 선행 사례로는 대장균이나 효모 등의 미생물이나 동물의 난소에서 분리한 동물 배양세포를 이용한 것이 있다. 단 미생물이나 동물세포를 이용하여 단백질을 대량으로 생산하려면 거대한 배양 탱크가 필요하다. 그리고 목적 단백질을 분리, 정제해야 하기 때문에 거액의 제조비가 들어간다. 의약품으로서는 상품화할 수 있지만 비용 절감은 여전히 과제가 된다.