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혈압 낮춰주는 토마토? 스마트팜·버티컬팜 덕분

2021. 4. 29. 09:30

4차 산업혁명은 식품 안전에 대한 우려를 불식시키기 위해 IT기술을 활용한 스마트팜을 탄생시켰습니다. 그리고 유전자 편집 식품으로 머지않아 식탁 풍경은 물론 유전질환까지 없애 줄 전망입니다. 특수한 치료 효과를 가진 식품을 탄생시키고, 질병을 유발하는 유전자까지 편집해낼 수 유전자 기술이 있기 때문입니다. 인류의 식량 위기 극복에 도움이 될 혁신적인 농법인 스마트팜과 버티컬팜, 그리고 유전자를 조작한 식품의 미래를 살펴보고자 합니다.

 

식량 문제를 해결하고 건강한 농산물을 대량 생산하기 위해서는 기존 농법과는 다른 혁신적인 생산 방식이 필요합니다. 그 해결책 중 하나가 IT기술을 적용한 농장인 ‘스마트팜'입니다. loT를 통해 작물 및 농장 상황을 센싱하고 수집한 빅데이터를 인공지능으로 분석해서 농장의 생산성을 최적화할 수 있습니다.

 

또한 기후나 토지와 같이 재배에 필요한 자연 요소까지 완전 통제할 수 있는 버티컬팜(Vertical Farm)과 같은 개념도 등장했습니다. 버티컬팜은 건물 실내의 여러 층의 재배대에서 작물을 기르는 농장을 말합니다. 햇빛이 없거나 부족할 경우 LED로 대체하고 온습도 조절은 공조 시설로, 토지의 영양분은 영양액으로 공급하는 방식입니다. 실내의 통제된 환경에서 농작물을 기르다 보니 GMO, 농약, 제초제를 사용하지 않아도 됩니다. 그리고 넓은 경작지가 필요치 않아 도시 근교에 위치할 수 있는 것도 버티컬팜의 큰 장점 중 하나입니다.

 

 이제 혈압을 낮추기 위해 건강 기능식품이나 약을 먹지 않아도 됩니다. 이른바 혈압을 낮춰주는 토마토가 유전자 편집기술로 인해 태어난 까닭입니다. 일본 후생노동성은 벤처기업 사나텍시드(SanatechSeed)가 게놈(유전체) 편집 기술을 사용해 만든 ‘가바(GAVA) 토마토’의 판매·유통을 처음으로 허용했습니다.

 

이 토마토의 생산에는 유전자 편집기술이 적용됐습니다. 이는 생명의 설계도에 해당하는 유전자의 일부를 마치 문장을 지우고 다시 쓰는 것처럼 편집한 것인데요. 이를 통해 사람의 혈압 상승을 억제하는 물질인 가바를 풍부하게 함유한 ‘유전자 편집 토마토’가 탄생했습니다.

 

이 토마토는 기존 토마토 품종에서 가바의 양이 늘지 않게 제한하는 유전자를 삭제함으로써 가바의 양이 늘어날 수 있도록 했습니다. 그 결과 가바가 풍성한 토마토를 만들어낼 수 있었습니다.

 

유전자 편집 기술로 탄생한 토마토 (출처: NIKKEI ASIA)

 

미국의 농업벤처 칼릭스트(Calyxt)는 2019년부터 세계 최초로 유전자 편집기술을 활용해 트랜스지방을 없앤 콩을 생산해 판매하고 있습니다. 이 콩으로 식용유를 만들면 트랜스 지방도 없고 유통기간이 훨씬 긴 건강한 식용유가 됩니다. 생물이 가진 장점 유전자를 강화했기 때문에 GMO(유전자변형식품)처럼 안전성 논란도 없습니다.

 

칼릭스트는 갈색으로 변하지 않는 버섯, 섬유소가 더 많은 밀, 생산량이 더 많은 토마토, 알레르기 성분이 없는 달걀, 토양에서 오염물질을 흡수하지 않는 쌀, 제초제에 강한 카놀라(유채) 개발에도 성공했습니다. 이 밖에도 혈관 건강에 도움을 주는 대두 식용유, 살이 두터운 참돔, 독소 성분을 줄인 감자, 수확량을 배로 높인 쌀, 알레르기 성분을 없앤 달걀 등의 개발을 활발하게 진행 중입니다. 이 같은 게놈 편집 식품들이 인류 건강 혁명을 일으켜줄 전망입니다.

 

(출처: Food Business News)

우리나라 연구진은 세계 처음으로 동물의 미토콘드리아 유전자를 편집하는 데 성공했습니다. 미토콘드리아는 에너지를 만들어 내는 세포 내 소기관으로 DNA에 변이가 일어나면 시력·청력뿐만 아니라 중추 신경계·근육·심장 등에 치명적인 결함을 일으킬 수 있습니다. 이 질환은 5,000명 중 한 명꼴로 발생할 정도로 흔한 유전질환인데요. 연구진은 이 같은 결함 문제를 없앨 수 있도록 유전자 편집(염기 교정 효소 ‘DdCBE’)을 통해 미토콘드리아 DNA의 특정 염기를 바꾸는 데 성공했습니다. 이미 생쥐를 활용한 유전자 편집에도 성공했습니다. 나아가 DNA 염기를 교정한 생쥐의 DNA가 다음 세대에 그대로 유전되는 것도 확인했습니다. 머지않아 사람에게 적용되면 다양한 유전 질환의 원인을 제거할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

(출처: Genetic Literacy Project)

유전자 편집은 생물의 유전체에서 특정 유전자를 편집하는 기술입니다. 특정 염기서열을 잘라내는 것으로 인공적으로 핵산분해효소를 합성한 뒤 이를 사용하여 염기를 더하거나 빼는 방식으로 특별한 유전자를 편집하게 됩니다. 이 과정에서 아연집게 핵산분해효소(ZFN), 탈렌(TALEN), 크리스퍼(CRISPR) 등의 유전자가위가 활용됩니다.

 

인류는 유전자 편집기술을 활용해 유전병·난치 질환 치료, 동·식물 품종 개량에 도전하고 있습니다. 이와 달리 유전자 변형은 원하는 특성의 식품을 만들기 위해 특정한 유전자를 다른 생물에 넣어 원래의 성질을 바꾸는 기술입니다. 또한 어떤 생물체에 유용한 유전자를 다른 생물체의 유전자와 결합해 특정한 목적에 맞도록 유전자의 일부를 변형시키는 것입니다. 양배추에 병충해를 방지하는 유전자를 넣거나 하는 GMO가 대표적이죠.

 

그런데 GMO 제품은 안전성에 대한 논란을 일으켰습니다. 마찬가지로 유전자 편집 제품에 대한 논쟁도 시작될 조짐을 보이는데요. 유전자 편집기술이 과연 우리의 식탁 풍경을 어떻게 바꿔 놓을지, 질병 퇴치에는 어떤 도움을 줄지 벌써부터 자못 궁금해집니다.

 

 

글 ㅣ 최은수 ㅣ 미래 경영전략학 박사 

 

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Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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