[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀이 지난 30년간 대사공학이 발전해온 역사를 ‘지속 가능성과 건강을 위한 대사공학’ 논문으로 발표했다고 25일 밝혔다.
대사공학(metabolic engineering)은 1990년대 초반부터 본격적으로 연구돼 지난 30년간 괄목할 만한 발전을 이뤘으며 산업, 의료, 농업 및 환경 분야를 포함한 대부분의 생명공학 분야에서 적용돼 왔다.
특히 지난 수십 년간 대사공학은 유용한 화학물질을 효율적으로 생산하고 분해가 어려운 오염 물질을 분해할 수 있는 미생물 균주를 성공적으로 개발하는 등 지속 가능한 발전을 위한 핵심적인 기술로서 주목받고 있다.
현재까지 대사공학을 통해 개발한 미생물은 재생 가능한 바이오매스로부터 바이오 연료, 바이오 플라스틱, 산업용 대량 화학물질, 화장품 성분 및 의약품까지 생산을 가능케 했다.
최근에는 미생물과 곤충을 포함한 동식물의 자연적 정화 과정에서 영감을 얻어 미생물 기반의 다양한 생물학적 정화 방법을 개발하고 있으며 이는 오염 물질과 독성 화학물질의 분해 경로를 조작함으로써 유출된 기름, 폐플라스틱, 살충제, 폐기된 항생제와 같은 물질을 더 높은 효율로 분해할 수 있도록 미생물을 개량할 수 있어 환경 보존을 위한 연구의 초석으로서 진행되고 있다.
이번 연구팀은 지난 30년간 대사 공학이 발전하며 어떻게 바이오 기반 화학물질의 지속 가능한 생산, 인류 건강 및 환경 문제까지 기여했는지에 대해 연구했다.
연구내용을 보면 먼저 대사공학의 출현부터 인공지능을 활용한 최신 기술의 도입까지 지난 수십 년 동안 어떻게 사회적, 산업적, 기술적 요구를 해결하기 위해 발전해왔는지를 정리했다.
또 최근 대사공학 연구가 어떻게 산업용 대량 화학물질 생산, 바이오 연료 생산, 천연물 생산, 생물학적 정화 분야에 기여하고 있는지를 분석했다.
이어 건강 및 환경 문제의 해결과 지속 가능한 바이오 기반의 화학산업을 정착시키기 위해 극복해야 할 대사공학의 문제점을 제안했다.
이와 관련해 공동 제1저자인 KAIST 생명화학공학과 김기배 박사과정생은 “기존의 석유화학 공정 기반의 화학물질 생산으로 인한 기후 위기와 화석 연료 고갈 문제를 고려했을 때 대사공학을 이용한 화학물질의 지속 가능한 생산 연구는 더욱 중요해지고 있다”고 설명했다.
교신저자인 이상엽 특훈교수는 “이번 연구에서 대사공학의 역사를 돌이켜봄으로써 대사공학의 지속가능발전목표를 달성하기 위한 기여를 조명했으며 우리 사회가 직면한 기후 위기, 환경오염, 헬스케어, 식량 및 에너지 부족 문제에 대한 해결책으로서 대사공학이 점점 더 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다.
이 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 석유대체 친환경 화학기술개발사업의 바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발 과제, 바이오·의료기술개발사업의 맞춤형 세포공장 기반 유해선충제어 바이오소재 기술 개발 과제, 그리고 산업통상자원부가 지원하는 e바이오리파이너리 직접공기포집 C1전환 합성생물학의 통합 과제의 지원을 받아 수행됐고 셀(Cell) 誌가 발행하는 생명공학 분야 권위 리뷰 저널인 생명공학 동향(Trends in Biotechnology)의 40주년 특집호에 게재됐다.
게재된 논문명은 “Metabolic engineering for sustainability and health”이며 김기배(한국과학기술원, 공동 제1저자), 최소영(한국과학기술원, 공동 제1저자), 조인진(한국과학기술원, 공동 제1저자), 안다희(한국과학기술원), 이상엽(한국과학기술원, 교신저자) 등이 참여했다.