이상엽 연구팀 세계 최초 개발… “의료 고분자 물질 5년 내 상용화”

국내 연구진이 세계 최초로 눈에 보이지 않는 작은 미생물을 이용해 의료용 고분자 물질을 만들어내는 데 성공했다.

카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 ‘시스템 대사공학’ 기법을 이용해 미생물을 개량한 뒤 약물 전달체와 임플란트 등에 많이 쓰이는 ‘폴리락테이트-co-글라이콜레이트’(PLGA)라는 의료용 고분자를 생산해냈다고 7일 밝혔다. 이번 연구 성과는 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 8일자 온라인판에 실렸다. 이번 연구 성과에 대해 기존 석유 의존형 화학산업을 지속가능한 바이오 화학산업으로 전환하는 기틀을 마련했다는 평가가 나오고 있다.

이 교수팀이 이용한 시스템 대사공학은 특정 화합물을 대량 생산하기 위해 미생물의 대사작용과 전반적인 생물 공정을 최적화하는 기술이다. 이 교수는 이전에도 시스템 대사공학 기법을 이용해 미생물로 가솔린을 만들고 식품이나 의약품에 들어가는 아미노산을 생산하는 데 성공하는 등 세계 최고 수준의 생명과학 성과를 보여왔다.

기존에 PLGA를 생산하기 위해서는 화학적 공법을 이용해야 했다. 이 경우 여러 단계의 화학적 전환과 정제 등 공정을 거쳐야 해 비효율적이었을 뿐 아니라 유독성 금속 촉매를 사용해야 하기 때문에 친환경적이지 않다는 단점이 있었다.

연구진은 폐목재, 볏집 등에서 미생물을 추출한 뒤 PLGA를 가장 효율적으로 생산할 수 있도록 유전자를 변형시켰다. 이렇게 만들어진 미생물을 이용하면 기존 화학공정에 비해 PLGA 생산 공정이 훨씬 짧아지고 친환경적이다.

연구팀은 미생물의 유전자를 변형시키는 방법에 따라 PLGA뿐만 아니라 다양한 바이오플라스틱을 생산할 수 있다는 사실도 이번 연구로 확인됐다고 밝혔다. 이 교수는 “이번 연구는 대표적인 의료용 고분자 물질인 PLGA를 만드는 미생물을 개발함으로써 인공고분자를 생물학적 방법으로 생산할 수 있는 시스템을 구축했다는 데 큰 의미가 있다”며 “최적화를 통해 대량생산 기술을 찾아낸다면 5년 내에 산업 현장에서 사용할 수 있을 것”이라고 설명했다.



유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr