합성생물학의 미래, 생명체 공장에서 무엇이든 만들 수 있다

생명체가 공장이 된다면?

상상해보세요. 거대한 화학 공장 대신 작은 미생물들이 우리가 필요한 모든 것을 만들어낸다면 어떨까요? 백신부터 연료, 플라스틱까지 말이죠. SF영화 같은 이야기지만, 실제로 지금 우리 주변에서 일어나고 있는 일입니다.

합성생물학이라는 분야에서는 생명체를 마치 레고 블록처럼 조립해서 원하는 기능을 하게 만들 수 있어요. 그리고 이런 '설계된 생명체'들이 모여 있는 곳을 우리는 바이오파운드리라고 부릅니다.

사실 여러분이 맞은 코로나 백신도, 당뇨 환자가 사용하는 인슐린도 이미 바이오파운드리에서 만들어진 거라는 사실, 알고 계셨나요?

미생물 공장에서 다양한 제품을 생산하는 모습

합성생물학을 한 마디로 설명하면 "생물체를 인간의 의도대로 설계하거나 새로 만들거나 변형시키는 모든 연구 기술"이에요. 미국 국립보건원에서는 이를 "유용한 목적을 위해 새롭게 디자인해서 새로운 생물을 만들어내는 것"이라고 정의하고 있습니다.

사실 합성과 생물이라는 단어는 어울리지 않는 조합이에요. 합성은 인위적으로 만들어낸다는 뜻이고, 생물은 자연에 존재하는 거니까요. 하지만 이 "불편한" 이름이 붙을 수밖에 없었던 이유가 있어요.

이 분야가 본격적으로 시작된 건 2003년 인간 유전체 프로젝트가 완료되면서부터예요. 갑자기 엄청난 양의 유전 정보가 쌓이기 시작했고, 컴퓨터 과학자들이 생명체를 모듈의 조합으로 보기 시작한 거죠.

"생명체도 결국 여러 기능 모듈이 합쳐진 시스템이다. 그렇다면 우리가 원하는 모듈을 조합해서 새로운 생명체를 설계할 수 있지 않을까?"

이런 아이디어에서 나온 게 바로 바이오브릭이에요. 레고 블록처럼 생각하면 쉬워요. 각각의 유전자를 하나의 부품으로 보고, 이 부품들을 조합해서 원하는 기능을 만들어내는 거죠.

예를 들어서 이런 식이에요:

이 세 개를 조합하면 "특정 물질이 있으면 색깔이 변하는 세균"을 만들 수 있어요. 물속에 마그네슘이 많으면 빨간색으로 변하고, 수은이 있으면 파란색으로 변하는 식으로 말이죠.

정말 신기한 건, 이런 바이오브릭들을 공유하는 플랫폼까지 생겼다는 거예요. 바이오브릭 파운데이션에서는 전 세계 연구자들이 만든 바이오브릭을 등록하고, 다른 사람들이 가져다 쓸 수 있게 해놨어요. 마치 깃허브 같은 오픈소스 플랫폼처럼요.

바이오브릭이 조립되는 모습

이제 핵심인 바이오파운드리 얘기를 해볼게요. 파운드리라는 말은 원래 반도체 같은 걸 만드는 제조 공장을 뜻하는데, 바이오파운드리는 생명체를 이용한 생산 공장이에요.

여기서 정말 혁신적인 부분은 로보틱스와 AI가 결합된다는 거예요. 과정을 간단히 설명하면:

사람이 하나하나 실험하던 시대는 끝났어요. 이제는 24시간 멈추지 않고 돌아가는 로봇들이 수천 가지 조합을 동시에 테스트하면서 최적의 결과를 찾아내죠.

실제로 코로나 백신도 이런 바이오파운드리 덕분에 기존 계획보다 훨씬 빨리 만들어질 수 있었어요. mRNA 백신이 바로 바이오파운드리의 성공 사례거든요.

놀랍게도 합성생물학으로 만든 제품들은 이미 우리 일상 곳곳에 스며들어 있어요.

의료 분야:

산업 분야:

특히 말라리아 치료제인 아르테미시닌은 정말 대표적인 성공 사례예요. 원래는 중국의 전통 약재에서 극소량만 추출할 수 있었는데, 합성생물학을 통해 대량 생산이 가능해졌거든요.

또 프랑스에는 미세플라스틱을 분해하는 효소를 생산하는 회사도 있어요. 플라스틱 문제를 만들어낸 것도 인간이지만, 이를 해결하는 것도 결국 생명체의 힘을 빌린 기술이라는 게 흥미롭죠.

현재 바이오파운드리 산업 규모는 이미 확고한 시장을 형성하고 있어요. 우리가 쓰는 대부분의 단백질 의약품이 여기서 나오고 있거든요.

합성생물학으로 만든 다양한 제품들

합성생물학의 미래는 정말 무궁무진해요. 이론적으로는 합성생물학으로 만들 수 없는 게 없다고 할 정도니까요.

가까운 미래에 가능한 것들:

좀 더 먼 미래의 가능성:

근데 여기서 중요한 건, 기존 화학 공장과 비교했을 때의 엄청난 장점들이에요. 생명체를 이용하면 거대한 공장이 필요 없고, 환경오염도 훨씬 적어요. 심지어 문제가 생겨도 배양을 중단하면 금방 원상복구되죠.

무엇보다 카본 네거티브 즉, 이산화탄소를 오히려 줄이는 생산이 가능해요. 식물이나 미생물은 열을 가하거나 연료를 태울 필요가 없으니까요.

결국 합성생물학과 바이오파운드리는 우리가 살고 있는 방식을 근본적으로 바꿀 거예요. 석유에 의존했던 근대 산업에서 생명체를 활용하는 새로운 패러다임으로 전환되고 있는 거죠.

물론 아직 해결해야 할 과제들도 많아요. 윤리적인 문제, 안전성 검증, 그리고 예상치 못한 부작용에 대한 대비책 등등 말이죠. 하지만 기후변화와 환경오염이라는 큰 문제를 해결하기 위해서는 이런 혁신적인 기술이 필요한 것도 사실이에요.

이미 시작된 변화는 멈출 수 없어요. 중요한 건 이런 기술을 어떻게 현명하게 활용할지, 그리고 어떤 방향으로 발전시켜 나갈지에 대한 사회적 합의를 만들어가는 거겠죠.

여러분이 다음에 병원에서 주사를 맞거나 친환경 제품을 사용할 때, 그 뒤에 작은 생명체들이 24시간 열심히 일하고 있다는 걸 생각해보세요. 정말 신기하지 않나요?

합성생물학에 대해 더 궁금한 점이 있으시다면 댓글로 남겨주세요! 전 다음 포스팅에서 뵙겠습니다!

합성생물학이 만들어갈 미래 도시