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유전자교정 작물에 대한 합리적 규제의 필요성 미래식량자원포럼 상임부회장 김동헌 우리는 지금 세계사의 전환을 목격하고 있는지 모른다. 지난 2년간의 코로나 팬데믹 사태는 글로벌 교역과 소통을 바탕으로 한 자유 시장경제 체계를 근본적으로 흔들고 있고, 인공 지능 등 첨단 IT 혁신 기술은 자동화와 규모화를 앞세운 거대 기업의 시장 독점을 넘어서, 창의와 혁신으로 무장한 스타트업 기업에게 새로운 도전의 기회가 되고 있다. 생명공학계에도 변화의 바람이 불고 있다. 의약계에서는 기존의 단백질 중심의 백신체계를 뒤흔드는 mRNA 백신이 출현했고, 외래 유전자를 도입하지 않고 형질을 개선할 수 있는 유전자교정 기술은 다양한 생물산업계에서 폭넓은 활용이 가능한 기반 기술로 자리 잡고 있다. 지난 25년 이상 유전자변형 기술이 지배해온 글로벌 종자 시장에서도 유전자교정 기술의 확산은 점점 더 빨라지고 있다. 유전자변형 기술보다 더 빨리, 저렴한 가격으로 우수한 형질의 품종을 육성할 수 있다는 것은 유전자교정이 가진 많은 장점 중의 일부다. 교배나 돌연변이와 유사한 형질 개선 작물을 훨씬 더 정확, 정밀하게 만들 수 있는 유전자교정 기술을 이용하면 그동안 10년 이상 걸렸던 신품종 육성을 2 ∽ 3년내에 끝낼 수 있다. 유전자교정 기술로 만든 작물 품종은 자연 혹은 인공 돌연변이 유래의 품종과 구별할 수 없는, 동일한 것이다. 유전자교정의 잠재적 가치를 인정한 각국의 정부는 기술 포용을 위해 전향적인 정책 수립에 나서고 있다. 유전자변형 작물을 대규모로 재배하는 미주 지역을 비롯한 다수의 국가들은 유전자교정, 특히 외래 유전자를 도입하지 않은 특정 유형 (SDN-1 등)의 유전자교정 작물을 일반 작물로 취급하고 있다. 그동안 유전자변형 작물에 대해 사전예방주의적 관점에서 엄격하게 규제했던 유럽연합도 오래전부터 유전자교정을 비롯한 신유전체 기술에 대해 유전자변형과 차별화된 규제를 위한 작업을 진행해왔다. 비록 유럽사법재판소의 판결에 따라 제동이 걸렸지만, 현재 진행 중인 EU의 제도 개선 작업을 통해 조만간 적극적인 기술 포용 정책이 수립될 수 있다. 다만 환경 단체 등이 유전자교정 생물체를 GMO2.0으로 규정하고 유전자변형과 같은 수준의 규제를 요구하고 있는 것은 정책 전환의 걸림돌로 작용할 것이다. 산업통산자원부는 유전자교정 등 새로운 생명공학 생물체를 우리나라의 LMO 규제체계 내에 포함시키기 위해 ‘유전자변형 생물체 국가간 이동 등에 관한 법률(LMO법)’ 개정안을 마련했다. 5월 26일 발표된 LMO법 개정안의 핵심 내용은 유전자교정 생물체 등을 ‘새로운 유전자변형 생물체’로 규정하되, (1) 개발과정에서 외래 유전자를 사용하지 않았거나, (2) 외래 유전자를 사용했으나 최종 산물에는 포함되지 않았거나, (3) 교배 혹은 돌연변이 등 전통적인 육종 방법으로 육성한 것과 동일한 것에 대해서는 위해성 심사와 생산/사용/수입 승인을 면제하도록 한 것이다. 이것은 매우 복잡하고 까다로운 우리나라의 LMO 규제를 일정 부분 완화시킨 것이다. 산업계에서도 이와 같은 산업통상자원부의 규제 완화 노력을 어느 정도 인정하고 있다. 그러나 유전자교정 작물을 LMO로 규정한 것에 대해서는 여러 가지 우려를 표명하고 있다. 12월 8일 열린 ‘LMO법 개정안에 대한 산업계 토론회’ 참석자들은 산업부의 개정안이 유전자교정 작물에 대한 규제 완화임을 인정하면서도 LMO로 낙인이 찍히게 되면 심각한 문제가 발생할 수 있다고 입을 모았다. LMO에 대한 국내 인식이 부정적인 상태에서 유전자교정 작물을 LMO로 규정하면, 품종 개발에서 실제 재배까지의 과정 중 여러 단계에서 농민들의 참여가 어렵게 되며, 이는 종자 회사의 투자와 연구개발 의욕 상실로 이어지게 된다는 것이다. 즉 완화된 규제에 적용을 받게 되더라도 LMO로 일단 낙인이 찍히면 일반 소비자의 요구가 있더라도 사업화는 불가능하다는 것이다. 반면에 외국에서 일반 작물로 규제를 면제받아 상업화된 품종이, 예를 들어 일본에서 개발한 GABA 강화 토마토가 국내에서 완화된 규제 체계에 따라 위해성 심사, 사용 및 수입 승인 요건 면제 등을 받으면 아무런 장애 없이 종자로 판매할 수 있게 된다. 이는 국내 기업에 대한 역차별의 결과를 낳는 것이다. 이와 비슷한 사례를 유전자변형에서도 볼 수 있다. 아이슬란드의 ORF사는 보리 종자에서 인간 상피성장인자 (EGF)를 생산했다. 바이오이펙트사는 보리 유래의 재조합 EGF를 화장품으로 제조해서 판매하고 있는데, 우리나라에서도 이 제품이 판매되고 있다. 이 제품은 국내의 위해성 심사 등 어떤 규제도 받지 않았다. 반면에 국내에서 같은 전략으로 식물에서 EGF를 생산하려면 LMO법을 비롯한 다양한 규제의 대상이 된다. 토론회에서 지적된 또 다른 문제로 LMO 표시제가 있었다. 개정안에서는 사전 검토를 통해 외래 유전자가 없는 유전자교정 생물체에 대해 위해성 심사 등을 면제하도록 했지만, LMO 표시 면제 등에 대해서는 고려가 없었다. 현행의 LMO 혹은 GMO 표시제에 따르면 유전자와 단백질 등이 있는 경우 표시 대상으로 삼는다. 따라서 유전자가 있는 유전자교정 산물(식품, 사료 등)은 표시대상이지만 검출과 동정이 불가능한 산물의 특성상 표시제 위반을 적발하는 것은 불가능하다. 즉 유전자교정 작물을 LMO로 간주할 경우 현재의 LMO표시제는 시행이 불가능한 제도가 되는 것이다.현재 우리는 시대의 전환점에 서 있다. 새로운 과학 기술과 혁신 산업의 쓰나미 속에서 살아남기 위해, 그리고 범지구적 경쟁에서 승리하기 위해 가야할 길은 어디인가? 해답은 적극적인 기술 포용과 활용이다. 그동안 선배들이 피땀 흘려 이룩한 현재가 미래에도 계속되기를 원한다면, 과감한 정책 결정을 통해 시대를 앞서가야 한다. 이런 의미에서 유전자교정에 대한 합리적 정책 결정은 우리의 미래를 좌우하는 시급히 해결해야 할 도전과제라고 할 수 있다.
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팬데믹과 생명공학기술의 수용 신육종혁신기술연구회 회장 김재연(경상국립대학교 교수) Covid-19으로 불리는 바이러스 감염병의 전 세계적 유행 아래 인류는 이를 극복하기 위해 다양한 방식으로 노력하고 있다. 그 중에서도 눈에 띄는 변화는 과감한 생명공학 신기술의 채택을 들 수 있다. Covid-19 이전 인류의 역사에 기록된 초대형 팬데믹은 15~19세기에 창궐한 천연두(Smallpox), 14~18세기에 극성을 부렸으며 당시 유럽인구 1/3을 사망으로 내몰았던 흑사병(Black Plague), 그리고 20세기 스페인독감(Influenza)이 있었다. 이런 병원균(바이러스, 세균)을 상대로 싸우는데 있어서 인류가 사용했던 무기는 백신과 항생제 등이 있었다. 예를 들면 인류 역사의 아즈텍 문명을 역사에서 사라지게 했고 수억명의 인류 목숨을 앗아갔던 천연두 바이러스는 당시에 횡횡하던 신기술의 부작용에 대한 공포의 벽을 넘어 어렵게 도입된 우두백신(1796년, 에드워드 제너에 의해 소 천연두를 사용하여 개발)과 이의 업그레이드 신기술이 정착하자 20세기 말 역사의 무대에서 사라졌다. 이는 인류를 공격하던 병원균을 과학기술의 힘으로 완벽하게 제압한 기념비적인 사례일 것이다. 백신은 기본적으로 병원활성이 없거나 매우 약한 병원균 또는 그 단백질 항원을 체내에 주입함으로써 우리 세포가 이 항원에 대항하는 항체를 만들어 면역을 갖게 하는 것이다. Covid-19 이전에 주로 사용하던 백신은 사백신, 비활성화 백신 또는 재조합 단백질 백신이 사용되었으나 이번 코로나 팬데믹 상황에서 인류는 최초로 DNA 및 mRNA백신을 개발하여 코로나와 싸움에 임하고 있다. 보통 신약개발이 10여년이 걸리는 상황에서 1년만에 개발되어 상용화된 화이자의 mRNA백신은 과학기술 발전의 새로운 시대를 열었다고 평가할 만할 것이다. 아직 부작용 등의 이슈가 전혀 없는 것은 아니나 이러한 신기술은 이제 시장의 핵심기술로 자리를 잡아가고 있으며 차후 다양한 치료제 등으로 발전해 나갈 전망이다. 자 여기서 GMO 이슈의 관점으로 한번 이 상황을 바라보자. 지금으로부터 약 50년 전 최초로 도입될 당시만 해도 엄청난 GMO 이슈가 되었던 유전자재조합 기술로 만들어진 재조합 의료용 단백질은 당연히 GMO 제품이지만 인체용 의약품이기에 이제는 사람들은 별 거부감을 느끼지 않는다. 더 나아가 잠재적으로 우리를 LMO(Living Modified Organism, 살아있는 GMO)로 만들 수도 있는 기술인 핵산(DNA, RNA)을 우리 몸에 주입하는 것도 기꺼이 받아들인다. 혹자는 백신을 맞는 것이 우리가 LMO가 된다는 말이 터무니 없다고 생각할 수 있겠다. 우리나라의 LMO법 제2조 정의에 의하면 유전자변형(GM)생물체란 인위적으로 유전자를 재조합하거나 유전자를 구성하는 핵산을 세포 또는 세포 내 소기관으로 직접 주입하는 현대생명공학기술을 이용하여 새롭게 조합된 유전물질을 포함하고 있는 생물체를 말한다. 그러므로 DNA/RNA 백신을 몸에 주입한 사람은 LMO라 볼 수 있는데도 이렇게 하는 이유는 간단하다. 코로나에 대항하는 면역의 혜택이 GMO 백신이 주는 잠재적인 위험보다 크기에 우리가 LMO가 되더라도 백신접종을 하는 것이다. 현재 지구상에 살고있는 78억 인류의 번영과 문명을 가능하게 한 것에는 백신 외에도 항생제 및 작물육종을 통한 식량증산 등이 있다. 하지만 아직도 약 8억명의 인류는 배고픔에 시달리며 충분한 영양을 섭취하지 못해 다양한 질병에 노출되어 있어 팬데믹 영양결핍은 아직도 인류가 해결해야 할 도전과제이다. 하지만 일인당 경지면적의 감소 및 세계적인 이상기후 등으로 이러한 도전 극복은 매우 어려운 실정에 처해 있다. 한 가닥 희망은 혁신적인 작물육종기술의 도입이다. 멘델의 유전법칙 발견 후 교배육종, 잡종강세 육종, 돌연변이 육종, GMO 육종, Marker-assited 육종 그리고 최신의 유전자교정을 포함한 신육종 도입 등 작물육종 분야는 혁신에 혁신을 거듭하고 있다. 모든 작물을 포함한 생명체의 유전체정보는 ATGC 염기 네 개로 구성되어 있고 유전체에는 수많은 기능의 기본단위인 유전자들이 있으며 유전자들의 정보를 바꾸던가 유전자의 발현을 바꾸면 생물학적인 형질을 바꿀 수 있다. 그런데 그 생명 정보인 유전체 정보는 형태가 정해진 것이 아니라 세대 세대 지속적으로 변화 가능성을 내포하고 있다. 약 13,000년의 육종의 역사 동안 잔가지는 많으면서 낱알이 매우 작았던 원시 테오신테라고 불리는 옥수수 조상 식물로부터 오늘날의 굵은 낱알을 갖는 풍요의 옥수수가 되기까지 수많은 유전자내 변이들의 축적이 있었다. 또한 현재의 옥수수들은 이러한 변이와 육종의 결과로 같은 옥수수끼리도 유전자 수에서 1000여개가 많고 적을 정도로 다양성을 갖고 있다. 이러한 다양성은 더 좋은 품종의 종자를 개발하는데 유용한 유전자원을 제공한다. 우리는 인플렌자와 코로나바이러스의 변이에 대해 무서움을 실감하고 있다. 2019년 초기 발생된 바이러스의 변이형은 이제 델타형이 주도형이 되었고 또 언제 또 다른 변이가 주도형이 될지 몰라 인류는 전전긍긍하고 있다. 어떻게 바이러스는 이렇게 다양한 변이를 만들어 갈까? 바이러스가 지능이라도 있어 숙주의 면역시스템을 피해가는 유전체로 변신을 하는 것일까? 비밀은 유전체를 복사하는 중합효소에 있다. 코로나바이러스는 RNA 바이러스(SARS-CoV-2, 약 29,900 염기로 구성)로 RNA polymerase라는 중합효소에 의해 복제가 일어나는데 약 10,000염기당 1개의 변이가 일어난다. 그러므로 이론적으로 코로나바이로스 유전체는 평균적으로 약 3개의 변이가 매 세대마다 일어나는 상황이다. 이 중 숙주에 더 잘 감염되고 면역력이 낮은 바이러스가 더 잘 살아남게 되어 최종적으로 우세 바이러스가 되는 것이다. 이러한 변이는 인간의 조절능력 밖의 생물리 현상의 일부이고 병원체에서 일어나는 다양한 변이는 인류를 곤혹스럽게 만든다. 그렇다면 이러한 변이가 작물에서도 일어날까? 코로나바이러스의 유전체가 RNA로 구성된 반면 작물의 유전체는 DNA로 구성되어 있으며 DNA polymerase(중합효소)가 복제를 수행하는데, DNA 중합효소의 경우 훨씬 더 정밀하게 작동하여 약 1억개당 1개의 변이를 수반한다고 알려졌다. 하지만 작물의 한 세포가 갖는 유전체 크기는 바이러스와 비교하여 훨씬 더 커서 상황은 바이러스와 유사해진다. 유전체 크기가 상대적으로 큰 밀의 경우 약 200억 염기로 구성되어 있으므로 매 복제마다 200개 정도의 변이가 새로 생긴다. 인류가 재배하는 밀에서 한 해 동안 생산되는 변이 중에 다음 세대로 가는 경우만 860경 개의 변이가 예상되며 이 수는 밀알을 일렬로 세우면 2만회 지구-태양 거리를 왕복해야 하는 숫자이다. 우리가 먹는 모든 밀알의 세포 세포마다 다른 변이 유전체를 갖고 있으며 다행스럽게도 인류는 지금까지 그런 음식을 먹으면서 아무 탈 없이 잘 살아온 것이다. 더 고마운 것은 이런 변이가 더 좋은 품종개발을 위한 기회를 제공한다는 점이다. 병원체의 변이의 경우 숙주에서 더 잘 적응하는가에 의해 선택되고 증식되고 우리의 무서움의 대상이지만, 작물에서는 사람에게 얼마나 유익한지가 선택의 기준이 됨으로 작물의 경우 변이가 다양할수록 육종가에게 선택의 폭이 넓어진다고 할 수 있다. 상대적으로 낮은 빈도로 일어나는 자연돌연변이에 비해 더욱 효율적으로 변이를 유도하는 육종방법이 화학물질이나 방사선을 사용해 일으킨 무작위적인 돌연변이 육종이다. 하지만 이 경우 불필요하거나 작물에 해로운 영향을 미치는 변이를 제거해야 하는 어려움이 있었다. 인류는 무작위 돌연변이에 의존하던 육종시대를 넘어 지난 4반세기 동안 선택적인 유전자를 도입하는 GMO육종 기술을 사용하여 왔고 이제는 표적유전자에 특이하게 돌연변이를 유도하는 유전자가위 기술을 개발하였고 작물육종에 사용하기 시작하였다. 짧지 않은 GMO 사용의 역사에도 불구하고 다양한 사회, 문화, 정치, 경제적인 이유로 우리의 먹거리 생산에 최신의 생명공학 기술을 사용하는 GMO기술, 또는 이를 통해 만들어진 GMO 작물에 대한 대중들의 정서적인 거부감은 매우 큰 편이다. 이러한 거부감의 주요 원인의 하나는 GMO 작물이 그 자체로 다른 생명체의 유전자(외부유전자)를 포함하는 점 때문일 것이다. 이러한 GMO작물의 저항감 개선을 위해 나온 차세대육종기술 중의 하나가 바로 유전자가위를 사용하는 유전체교정기술이다. 유전자가위 기술을 사용한 유전체교정작물은 외부유전자를 포함하는 일반 GMO와 달리 어떤 외부유전자도 포함하지 않고 자신의 유전자의 일부 염기만을 변화시켜 개선된 작물형질을 나타낸다. 앞에서 언급했듯이 자연적으로 수없이 만들어지는 변이의 범주를 넘어서지 않고 돌연변이 전통육종 작물과 구분할 수도 없으며 목적적으로 만들어지는 극도로 제한된 형태의 변이로 형질개선을 이루는 것은 현존하는 기술 중 안전성이 극대화된 기술임을 보여준다. 이렇게 과학의 발전과 함께 창출된 정밀성, 안전성 및 경제성에서 진일보한 혁신적인 신육종기술이 사회적으로 안착될 수 있는 제도적인 환경개선과 사회문화적인 수용이 조기에 이루어져 인류의 식량 및 보건 상황 개선에 기여하기를 기대해 본다. 팬데믹의 원조인 흑사병의 극복을 통해 중세 시대에서 르네상스 시대의 문화 중흥을 이룬 것처럼 Covid-19의 극복과정을 통해 인류가 생명공학기술의 현명한 활용법을 읶혀 인류의 건강복지의 지평을 넓힐 수 있기를 희망합니다.
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GMO에 대한 시민단체의 목소리는 시민을 대표하는가?김종미(한국공공관리연구원 원장)생명공학기술을 비롯하여 다양한 기술들이 사회문제를 해결하고 있은 현대사회를 독일 사회학자 Ulrich Beck은 위험사회로 규정하고 있다. 그는 현대사회의 위험을 과학기술과 산업발달의 결과적 산물로써 인간의 결정행위 결과라는 필연성을 전제하고 있다. 이에 정부는 위험관리의 한계를 넘어서기 위한 대안으로 사회문제를 관리하는 유일한 행위자에서 벗어나 시장을 비롯하여 전문가, 씽크탱크와 각종 위원회, NGO와 시민단체 등 다양한 참여를 확대하는 거버넌스를 활용하고 있다. 특히 정부입장에서 시민단체의 참여를 통하여 정책결정의 정당성, 수용성, 신뢰향상 등에 거버넌스를 유용한 도구로 사용하고 있다. 그렇다면 최근 20여 년간 생명공학정책의 거버넌스에 참여하고 있는 시민단체가 위험관리의 공동해결자로서 어떻게 기여하고 있는가? 에 대해 궁금하지 않을 수 없다. 이를 위해 그동안 생명공학정책에 직·간접적으로 거버넌스에 참여하는 64개 시민단체를 분석하여 다음과 같은 특성을 확인하였다. 첫째, 구조적 특성으로 이해관계적 속성을 지닌 시민단체들이 주도하고 있다. 주로 친환경 및 유기농 생산자와 이를 생활협동조합을 통하여 유통‧판매하거나 식재료로 납품하는 급식업체 등이다. 시기적으로 기존의 단체 및 연대가 중복적 참여와 연합하여 새로운 연대를 형성하는 과정의 반복으로 세력을 확장 운영해 왔으며, 일부 핵심단체들이 여러 연대의 중복참여는 물론 주도적 역할을 하고 있다. 전체적으로 이러한 구조적 특성은 생명공학에 있어서 사회문제 해결을 위한 협력보다는 단체의 이익을 우선할 가능성이 높다. 둘째, 시민단체의 주요 활동 및 목표에 해당하는 내용적 특성은 시기별, 단체별 차이가 거의 없다. 이들의 요구사항은 GMO반대, GMO완전표시제, GMO없는 친환경 무상급식, GM개발 사업단 해체 등으로 요약된다. 이들의 목적 및 이유는 농민보호, 식량주권확보, 청소년의 건강 등이며, 이는 형식적 명분에 불과하고 실질적으로는 반GMO로 인한 반사적 이익에 두고 있다. 또한 거버넌스를 위한 다른 참여자들의 협력이나 합의를 위한 제안을 전면거부하고, 특히, 정부나 다른 참여자(전문가 집단이나, 찬성하는 단체 및 기업 등)와 극단적 대립관계를 지속하면서 자신들의 주장만을 관철시키고 있다. 셋째, 사회문제 해결을 위한 참여자로서 거버넌스기제를 시민단체들의 요구를 관철시키는 정치적 도구로 사용하는 결과적 특성을 보이고 있다. 구체적으로 지방자치단체장과 교육감 선거과정에서 여론형성을 위한 서명운동을 비롯하여 자신들의 요구를 지지하는 후보자 모임과 전국 모든 예비후보의 공약화를 요구하는 등 이를 선전과 홍보활동에 활용하고 있다. 심지어 당선이후 이행을 위한 압박성 대규모 항의시위를 하기도 한다. 이러한 특성들은 결과적으로 겉으로는 규범적 논리로 참여의 정당성을 주장하지만 속으로는 참여집단의 자원동원(여론, 재원, 정치:유권자)을 통하여 이익추구라는 목표달성의 도구화 측면이 강하다는 것을 확인할 수 있다. 논어의 자로편에 화이부동(和而不同)이라는 말이 있다. 화이부동(和而不同)이란 다른 사람과 같은 생각을 하지는 않지만 화합하는 것을 뜻한다. 생명공학기술 및 산물에 대해서 반대를 포함한 다양한 생각은 매우 필요할 뿐만 아니라 중요하다. 연구자나 관리자가 올바르게 하도록 문제점을 지적하고 감시하는 역할을 하며, 다양한 참여자의 의견을 수용 및 반영하므로 보다 안전성과 완성도를 높이는데 도움이 되기 때문이다. 따라서 다양한 입장과 이견은 전체와 미래를 위한 화합을 전제로 할 때 아름답다. 거버넌스는 화이부동을 전제하고 있음을 잊지 않았으면 좋겠다.
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‘GMO에 대한 비과학적 인식을 깨고 GM 기술을 새로운 성장 동력으로’서울대학교 자연과학대학 생명과학부 교수 조형택현재 우리나라의 일반 대중과 입법/언론 담당자들의 GMO에 대한 인식은 비과학적 논리와 괴담 수준에 머무는 것으로 파악된다. 간혹 GMO에서 유래한 것으로 추정되는 DNA가 환경에서 발견되면 국회에서는 추상같이 환경부를 추궁하고, 뉴스 매체들의 GMO에 대한 보도와 그에 딸린 댓글들에서는 GMO와 GMO 식품은 피해야 하는 것이 상식일 뿐 아니라 저주를 받아야 할 대상으로 취급된다. 이렇게 만연한 그릇된 인식의 혁파 없이 GM 기술의 활성화는 요원함이 분명하다. 과학을 벗어난 GMO에 대한 오해를 불식시키기 위해 일반 대중들과 특히 입법 담당자들에 대한 적극적인 홍보 노력을 펼칠 필요가 있다. 연구자들이 이러한 노력을 개별적으로 시도하는 것은 비효율적이고 효과도 미약할 것이다. 연구기관들에서 주도적이고 체계적으로 이런 홍보 활동을 전개할 필요성이 매우 크다. 그리고 이런 홍보 활동뿐 아니라 GMO 규제의 실무를 제공하는 GMO 전문가들/생명과학자들의 GMO 평가에 대한 전향적 재인식 또한 필요하다 하겠다. 소위 ‘알 수 없는 GMO의 유해성’이라는 프레임 속에 조그마한 가능성에도 양보하는 과학자의 순수한 양심은 한편으로 우리가 현실에서 수행하는 과학의 범위를 벗어나는 것이다. 신이 아닌 다음에야 세상에 어떤 것이 절대적으로 안전한지 아닌지를 알 수 있겠는가? 미국학술원(National Academies)은 재조합 DNA 기술이 처음 개발되었던 1970년대에 스스로 발견한 엄청난 기술에 놀라 (그리고 과학적 양심에 따라) GMO의 잠재적 위험성을 경고하는 보고서를 발표하였다. 그러나 20년간 본격적으로 GMO를 소비해온 뒤인 2016년 미국학술원은 900편이 넘는 논문들을 분석하여 580쪽에 이르는 GM 작물의 안전성에 대한 방대한 보고서를 발표했다(미국학술원, 2016. GMO 영향 평가 보고서, https://www.nap.edu/catalog/23395/genetically-engineered-crops-experiences-and-prospects). 보고서의 객관성을 확보하기 위해 생명공학 기업으로부터 연구비를 지원받거나 기업 관련 연구자들이 수행한 연구결과들은 배제하였다. 이 보고서의 최종 결론은, GM 작물의 재배와 이용이 환경, 건강에 유해하다는 어떤 인과성도 발견되지 않는다는 것이다. 그동안 논란이 되어왔던 형질전환체 선별을 위한 항생제 저항성 유전자, Bt 독소(살충 유전자), 제초제 저항성 유전자 등의 유해성 없음에 대한 결론이 포함되어 있다. 오히려 GMO 사용은 환경, 건강뿐 아니라 사회, 경제적으로도 유익한 결과를 가져왔다고 보고서는 말한다. 이러한 명백한 사실들을 우리 전문가들이 우선 인식하고 대중에게 적극 홍보할 필요가 있다. GMO 안전성의 핵심 이슈가 되는 외래 유전자의 유해성 여부는 전통 교배 육종법과 비교하여 그 안전성의 이론적 배경을 확고히 인식해야 한다. 교배를 통한 전통 육종법은 수천 개의 외래 유전자 도입 또는 유전체 전체의 변이를 초래함에도 불구하고 전혀 안전성 평가 대상이 되지 않지만, 단지 한 개 또는 몇 개의 유전자가 도입된 GMO의 경우 매우 엄격한 안전성 평가의 대상이 된다는 것은 과학을 떠나 상식에도 부합하지 않는다. GMO 반대론자들의 일관된 주장일 뿐 아니라 생명과학 전문가 중에도 주장하는 것이 새로운 유전자가 도입된 GMO의 ‘알 수 없는’ 유해성이다. 생물학적으로 서로 다른 種인 포멜로(Citrus maxima)와 밀감(Citrus reticulata) 사이의 교배를 통해 두 생물학적 종의 유전체 전체가 뒤섞인 ‘전통 육종 GMO’ <오렌지>의 알 수 없는 유해성을 우리는 우려하는가? 인류가 농업을 시작한 1만 년이 넘는 역사이래 개선해온 작물들치고 이런 육종교배와 선택의 과정을 거치지 않은 것이 없다. 모두 새로운 유전자가 도입된 GMO들인 것이다. 이런 ‘전통 육종에 의한 GMO’들은 우리나라만 매년 500종이 넘게 등록되지만(국립종자원 2019년 통계: http://www.seed.go.kr/seed/268/subview.do), 어느 것 하나 건강과 환경에 대한 안전성 평가를 받지 않는다. 생명공학 기술을 이용한 GM 작물 중에는 타 식물(작물) 종의 유전자를 도입할 때가 있는데 특히 이런 경우는 그 안전성 평가에 있어서 전통육종 품종과 동일한 수준으로 취급해야 한다. 우리나라는 아직 유전자편집 산물에 대한 입장이 정립되지 않은 듯한데 유럽에서처럼 이를 GMO와 동일시하는 실기를 범해서는 안 된다. ‘돌연변이 유도’라는 기술의 원리상 유전자편집의 결과물은 유해성/안전성 검사 대상이 아닌 전통 돌연변이 육종기술의 결과물과 하등의 차이가 없을 뿐 아니라 훨씬 더 정교하고 불필요한 돌연변이 발생이 압도적으로 낮다는 과학적 사실을 인지하고, 안전성 평가에 있어서 유전자편집 작물의 경우는 전통 돌연변이 육종 작물에 버금가는 작물로 취급할 필요가 있다. GM 기술의 상용화는 주로 남북미대륙을 중심으로 주도되어 왔으나 현재 유럽을 제외하고는 점차 확산할 기세에 있다(ISAAA Brief 55: Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2019; https://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/55/default.asp). 아직은 경쟁이 치열하지 않은 이러한 시점에서 GM 기술의 기반이 우수한 우리나라가 규제를 완화하고 그 잇점을 선점하는 것은 국가 경제적으로 매우 중요하다. 추론컨대 지금 GM 기술에 대해 강력한 규제를 시행하고 있는 국가들은 그렇지 않은 국가들에 비해 장차 상당한 경쟁력 상실을 갖게 될 것이다. 특히 기후변화에 따른 급격한 작물 생육환경의 변화는 전지구적 식량안보에 다층적인 위기를 초래할 수 있다. 언제 발생할지 모를 환경재앙에 대비하기 위해, 당장의 현실적인 규제가 있다 하더라도, 이를 극복할 생명공학 작물들을 미리 준비해 나가는 것은 필요하다. 기후재난이 발생하게 되는 위급상황 아래에서 이렇게 준비한 생명공학 작물들은 우리 국민과 인류를 구원할 방주로 환영받을 것이다.
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“유전자 교정 작물과 오프타깃(off-target)” 미래식량자원 포럼 상임부회장 김동헌다사다난했던 2020년 경자년도 저물어가고 있습니다. 올 한해 국내외에서 많은 일들이 벌어졌습니다. 특히 코로나 바이러스는 여전히 전 세계의 사람들이 큰 고통을 주고 있습니다. 이에 과학계는 질병에 맞서기 위해 총력을 경주했고, 이러한 노력은 몇 종류의 백신 개발로 이어졌습니다. 코비드-19 팬데믹이 종식되어 질병 이전 상태로 복귀하기에는 앞으로 여러 난관이 있겠지만, 우리의 과학적 역량은 결국 인류에게 승리를 가져다줄 것이라고 믿습니다. 한편 농업생명공학 연구계에서도 나름의 문제의 해결을 위해 노력을 계속하고 있습니다. 유전자교정은 이러한 노력을 통해 확보한 신육종 기술의 하나입니다. 지난 25년간 혁신기술의 하나로 자리매김해온 유전자변형은 작물의 형질 개선을 위해 외래의 유용유전자를 이용하는 것입니다. 이 과정에서 외래 유전자가 무작위적으로 대상 식물의 유전체에 삽입됩니다. 이 경우 삽입 위치에 따라 다른 유전자에 영향을 미쳐 의도하지 않았던 변이 형질이 나타날 수 있습니다. 반면에 유전자교정에서는 DNA 염기서열의 특정 위치를 정확히 절단한 후 복원 과정 중에 발생하는 변이를 유도합니다. 즉 유전자교정은 외래 유전자를 이용하지 않고 대상 작물의 유전체 특정 위치에 정확하게 변이를 일으킨다는 점에서 유전자변형과 차별화됩니다. 그러나 외래 유전자를 이용한 새로운 형질을 창출할 수 없다는 것은 유전자교정 기술의 한계 중 하나라고 할 수 있습니다. 비록 유전자교정에 이용되는 CRISPR/Cas, TALEN, zinc-finger nuclease, meganuclease와 같은 위치특이적 DNA 절단 시스템이 DNA 사슬의 특정 위치를 정확하게 절단하도록 설계됐지만 유사한 염기서열 부위를 절단하는 Off-target 현상도 발생합니다. 이러한 Off-target 현상은 유전자치료와 같은 분야에서는 기술의 사용을 제약하는 큰 문제가 될 수 있습니다. 그래서 의학분야의 연구자들에게는 Off-target 현상을 없애는 기술의 고도화가 매우 절실한 과제라고 할 수 있습니다. 반면에 오랜 세월 동안 생물의 변이 발생을 이용해온 작물 육종의 경우 Off-target에 대한 입장은 전혀 다릅니다. 기본적으로 작물 육종은 자연적 혹은 인위적 처리를 통해 발생하는 유전적 변이체 중에서 목적에 맞는 우수한 계통을 선발하는 과정입니다. 따라서 유전자교정 중에 발생하는 Off-target 변이는 취사선택의 여지가 있는 다양한 비의도적 변이 중 하나에 불과하다고 하겠습니다. 세계 각국은 유전자교정 작물을 유전자변형 작물과 동등한 수준에서 관리할 것인지에 대한 정책을 결정하는 단계에 있습니다. 미국, 캐나다, 아르헨티나, 브라질 등 미주 지역의 국가들은 일찌감치 특정 유형의 유전자교정 작물을 유전자교정 작물로 규제하지 않는다는 정책적 결정을 내렸으며, 유럽연합과 뉴질랜드를 제외한 국가들 대부분은 외래 유전자를 가지고 있지 않은 유전자교정 작물을 비규제 혹은 가벼운 규제 대상으로 분류하거나, 이와 비슷한 방향으로 자국의 규제 방향을 설정하고 있습니다. 우리나라에서도 유전자교정 생물체에 대한 정책을 위한 논의가 진행되고 있으며 전반적인 흐름은 다른 국가들과 비슷한 것으로 보입니다. 우리나라의 유전자교정 생물체 규제 정책 논의에서 중요하게 다뤄지고 있는 세부 이슈 중 하나는 유전자교정의 Off-target 변이입니다. 우리나라의 유전자변형 생물체 규제 기본법인 ‘유전자변형생물체 국가 간 이동 등에 관한 법률’에서는 작물뿐만 아니라 다양한 이용 목적을 가진 다양한 생물종의 규제를 모두 다루고 있으므로 분야에 따라서는 Off-target이 심각한 이슈일 수도 있다고 생각됩니다. 그러나 앞에서도 말씀드린 바와 같이 작물 육종에서는 다양한 변이체 중에 목적에 합당한 우수 변이체를 선발하는 것이 핵심 요소이며 유전자교정의 Off-target은 이러한 변이 발생의 하나에 불과합니다. 더구나 유전자교정 작물 개발의 필수 과정인 조직배양과 재분화, 그리고 후대 고정 과정 중에도 다양한 비의도적 변이가 발생합니다. 따라서 유전자교정 작물에서 의도한 유전자 이외의 변이가 발견되어도 이것이 Off-target 변이인지 아니면 조직배양 등의 과정 중에 일어난 무작위적 변이인지를 구별하기는 매우 어렵습니다. 유전자교정 작물 개발 중 Off-target 혹은 다른 기작에 의한 비의도적인 변이체 발생은 피하기 어려울 것으로 생각됩니다. 앞으로 생명과학의 발전으로 이러한 기술적 문제가 해결될 수도 있겠지만, 현재를 살고 있는 우리에게 주어진 임무는 완벽하지 않은 수단을 적절하게 활용해서, 인류의 삶과 행복에 어떻게 기여할 것인지를 고민하는 것입니다. 유전자치료와 같이 Off-target이 심각한 문제를 일으킬 수 있는 분야에서는 이 부분에 대한 철저한 검정과 관리가 필요할 것입니다. 하지만 작물 육종과 같은 분야에서도 Off-target을 엄격하게 관리해야 할까요? 여러분들의 합리적 판단을 기대합니다. 감사합니다. 그리고 새해는 좀더 밝고 희망적인 일만 가득한 해가 되기를 소원합니다.
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Nina V. Fedoroff, Emeritus Evan Pugh Professor1세대 rDNA 기반 GM 방법의 주요 한계점 중 하나는 식물의 유전자에 무작위적인 DNA 삽입이 일어나는 것인데, 이는 이전의 변이 유발 방법 중 무작위적인 변이 도입이 일어나는 것과 같은 맥락입니다. 반면 새로운 GM 방법들은 유전적 다양성을 추가함에 있어서 특이성과 정밀성이 향상된다는 점이 있습니다. "서열 특이적 뉴클레아제(SSN) 기술' 또는 유전자/유전자-편집의 일반적인 규범에서 알려진 이 방법은 특정 DNA 서열에 결합하여 절단 기능을 가진 단백질 혹는 단백질-핵산 복합체를 이용합니다. SSN 기술에는 TAL인자핵산분해효소(TALEN), 징크핑거핵산분해효소(ZFN) 및 메가뉴클레아제 방법 등이 포함되어 있습니다. SSN에 의해 이루어진 DNA의 절단은 세포 과정에 의해 교정되며, 이 세포 과정은 종종 하나의 기본 쌍을 여러 개의 쌍으로 변형하거나 표적 부위의 삭제 혹은 삽입(인델)을 유도합니다. 최근에 추가된 유전자 배열 편집 기술은 위치 유도 돌연변이법(ODM)으로 짧은 핵산 서열을 이용하여 선택된 부위를 대상으로 한 변이를 유도합니다. 가장 인기있고 명쾌한 방법SSN 기술 중 가장 강력한 것으로 급부상하고 있는 방법은 정보가 없는 약자로 이뤄진 CRISPR/ Cas(일정한 간격으로 분포하는 짧은 DNA 염기 반복 서열-크리스퍼 연관 단백질 9)로 알려져 있습니다. 이것은 생물 내부로 침입하는 바이러스에 대한 세균의 방어 기작을 기반으로 하며, 유전적 변이에 다양하고 놀라운 적용성을 보입니다. CRISPR/Cas 편집 “분자 기계”는 RNA 분자(가이드RNA 또는 gRNA라고도 함)에 결합하는 효소 (Cas9 및 기타 등)로 구성되어 있으며, 그 배열과 일치하는 해당 유전자 염기서열로 Cas9을 유도하여 Cas9 효소와 일치하는 DNA 가닥을 절단시킵니다. CRISPR/Cas 시스템은 유전자 서열의 편집, 유전체의 특정 부위에 하나 이상의 유전자 도입, 혹은 여러 유전자의 동시 편집에 이용될 수 있지만 이 중 어느 것도 rDNA 방법으로 할 수 있는 것은 없었습니다. SSN이나 ODM을 이용하여 생성된 유전적 변이의 대부분은 분자 수준에서 보았을 때 자연계에서 발생하는 변이와 돌연변이 육종에 의해 발생하는 변이와 서로 거의 구별이 되지 않습니다. 자연발생 돌연변이와 화학 및 방사선에 의해 유발된 돌연변이 모두 별다른 규제 없이 농작물의 개량에 사용되었기 때문에 새로운 기술을 이용하여 생산한 돌연변이 품종의 규제를 가능하게 하는 과학적인 근거는 없습니다. 유전자 변형 작물이 규제 대상에서 제외될 수 있도록 이러한 새로운 기술들은 점점 더 “새로운 작물 육종기술(NPBTs 혹은 NBTs)”로 언급되고 있습니다.새로운 육종 기술의 빠른 성공?유전자 편집의 주요 대상은 병원체의 생성에 관여하는 세포 단백질입니다. 바이러스가 증식하기 위해서는 복제, 전사, 번역을 위한 세포 단백질의 성분이 필요합니다. 필요로 하는 단백질의 기반에는 충분한 반복성이 있고, 작물의 생산성을 손상시키지 않으면서도 바이러스의 복제에 필요한 단백질을 내포하는 유전자를 파괴하여, 부분 혹은 전체 바이러스에 대한 내성의 부여를 가능하게 합니다. 예를 들어, 모델 식물의 한 종류인 애기장대를 이용한 연구에서는 포티바이러스(potyvirus)의 번역에 필요한 번역 개시 인자가 eIF4E 유전자라는 사실이 밝혀진 바 있습니다. 최근의 연구에 의하면 CRISPR/Cas에 의한 점 돌연변이 및 삭제는 애기장대 뿐 만 아니라 오이와 카사바 작물에서도 바이러스에 대한 저항성이 강화되었다는 결과가 보고 되었습니다. 식물과 세균성 혹은 곰팡이성 병원균이 상호 작용하는 많은 방법들은 유전자 편집 기술을 이용하여 식물의 내병성을 높여 화학적 방제제에 대한 농업의 의존도를 낮춰줄 수 있습니다. 두 가지 주요 전략으로는 기주 식물에 병원체가 침입하였을 때 감수성으로 반응하는 유전자를 불활성화 하는 방법과 기존에는 기주 식물이 가지고 있지 않았던 저항성 기능 인자를 부여하여 병원체에 대한 저항력을 높이는 방법이 있습니다. 전자의 방법은 6배체 밀의 흰곰팡이 저항성 유전자좌(MLO)의 3개의 상동대립유전자를 모두 불활성화 시킨 후 흰곰팡이에 대한 저항성을 보인 연구 결과를 예로 들 수 있습니다. 세포의 효소로 처리할 수 있는 여러 gRNA 서열을 포함하는 벡터를 이용한 “다중화된” 유전자 편집 기술의 발달로, 여러 상동염색체 및 여러 유전자좌를 표적으로 하는 효율성은 더욱 향상되었습니다. 이는 gRNA가 여러 유전자를 동시에 편집할 수 있도록 해줍니다. 후자의 접근 방법은 식물체의 유전자에 이미 내포되어 있는 저항성을 가진 유전자를 이용하는 것입니다. 곰팡이 저항성 유전자는 오래전부터 육종가들의 주요 연구 대상이었지만 병원균의 빠른 진화로 인해 좌절할 정도로 효과가 짧다는 사실이 드러났습니다. 가까운 야생종에는 존재하지만 재래종에는 없는 유용한 저항성 유전자는 전통 육종 방법으로 얻어내기에는 시간적 소모가 크거나 불가능합니다. 유럽 학계 연구진은 야생 감자 품종으로부터 저항성 유전자를 복제하여 상업용 감자 품종의 유전자에 도입하였고, 이를 통해 아일랜드 감자 기근을 일으킨 엽고병(Phytophthora infestans)에 내성을 지니는 유전자 변형 감자 품종을 만들었습니다. InnateTM 2세대 감자는 병충해 내성을 가지는 감자 품종으로 미국과 캐나다의 J.R. Simplot사에서 상용화되어 있으며, 이미 미국에서는 화이트 러셋 아이다호 감자로 시판되고 있습니다. 다른 작물에서도 병저항성 형질을 가진 유전자 변형 작물이 도입되었지만 아직 상업화되지는 않았습니다. 식물의 유전체에는 수백에서 수천개에 이르는 잠재적인 저항성(R) 유전자가 내포되어 있지만, 특정 병원균에 대해 내성을 부여할 수 있는지에 대한 여부를 판단하는 것은 아직 불가능합니다. 현재는 활성 가능한 부분의 식별과 복제를 가속화시킬 수 있는 방법이 개발되고 있습니다. 일단 확인이 되면 CRISPR/Cas를 이용하여 복수의 저항성(R) 유전자를 탑재한 카세트를 도입한 품종을 만들 수 있는데, 이는 기존의 육종에서 쓰이던 단일 저항성(R) 유전자를 도입하여 만든 품종보다 내성이 훨씬 뛰어납니다. 결론적으로 현재 상용화까지는 무리가 있을 것으로 보이지만, 내재된 비활성 유전자를 리보핵산 단백질(RNP)을 이용하여 유전적 부위를 직접 편집하는 방법은 형질전환체의 생산을 지양한다는 측면에서 유용할 수 있습니다. 다중유전자의 편집은 4배체 종에서의 유전자 편집에 있어서 특히 유용한 것으로 입증 되었습니다. 예를 들어 Cas9/sgRNA를 이용하여 이질6배체 양구슬냉이(Camelina sativa)의 6개의 지방산 불포화효소 2(FAD2) 유전자를 제거한 결과, 이는 양구슬냉이의 지방산 성분을 현저하게 향상시킨다는 결과가 보고되었습니다. Yield 10 Biosciences사에서는 또 다른 접근 방식인 아세틸-CoA-카복실화효소의 음성 조절 유전자 편집을 이용하여 만들어진 고품질의 카멜리나 오일의 상용화를 위해 노력하고 있습니다. 이 글을 작성하고 있는 시점에서 유전자 편집 기술을 통해 만들어진 제품 중 유일하게 상용화 되어 있는 제품은 Calyxt사에서 개발한 대두유로 상표명은 CalynoTM으로 시판되고 있습니다. 유전자 편집 기술로 만들어진 작물 중 승인은 되었지만, 아직 상용화되지 않았거나 혹은 규제 단계에 있는 작물로서는 미니어쳐 토마토, 고섬유 밀, 고수확 토마토, 품질이 향상된 알팔파, 갈변하지 않는 감자와 버섯 뿐 만 아니라 고함량의 녹말과 가뭄에 강한 옥수수 등이 있으며, 이러한 것들은 대부분 소규모의 생명공학 기업에서 개발되고 있습니다. 달성하기 쉬운 목표를 넘어서전통적인 육종 방법을 통해 작물의 수확량을 증대시키고 있지만 그에 대한 수요를 따라가지 못하고 있다는 사실이 점점 밝혀지고 있습니다. 또한 농작물이 기후 온난화로 인한 기후의 변화에 적응하는 속도에 비해 지구의 온도가 더 올라가게 되기 때문에 이 격차는 더욱 벌어지게 될 것입니다. 스트레스와 관련한 전사 인자의 과발현은 수분 부족 스트레스의 조건에서 수확량을 증가시키는 것으로 보고된 바 있습니다. 하지만 이는 최적의 조건에서 유지되는 것은 아닙니다. 구몬산토(현 바이엘)사의 가뭄 저항성 옥수수 품종인 Genuity DroughtGardTM은 세균의 샤페론 유전자를 도입하여 만들어졌습니다. 운이 좋게도 가뭄 저항성을 보유한 밀과 기타 곡류 품종에 대한 연구가 순조롭게 진행되고 있기는 하지만, 아직 농가에는 가뭄 저항성 품종의 작물들이 보급되지는 못했습니다. 작물의 수확량에 대한 성과의 진전 속도는 사실 더딘 편입니다. 진전에 방해가 되는 요인은 식물이 분자 수준에서 어떤 식으로 작용하는지에 대한 연구의 이해에 한계가 있다는 점입니다. 모든 측면에서 분석해 보았을 때, 생물체는 내부의 신호와 외부의 자극에 반응하여 체내의 여러 가지 물리적 및 효소적인 상호 작용을 조절하고, 그 다음에 정보 저장 시설(DNA)에 신호를 보내 자체적인 생산과 파괴 속도를 조절하는 서로 연결된 단백질의 복합 네트워크입니다. 또한 수백 수천 종에 이르는 유사한 종들 안에서도 비슷한 유전자들이 다량 존재하기 때문에 건조저항성 혹은 수확량과 같은 복합적인 형질에 기여하는 기능에 대해서 정확하게 연구하기는 쉽지 않습니다. 그렇지만 유전자계의 범주에서 유전자의 기능을 식별할 수 있으며, 전사 인자 유전자와 같은 일부 유전자의 경우 다른 유전자에 영향을 미칠 수 있는 단백질을 암호화하고 있기 때문에 가장 가능성이 높은 유전자를 이용하여 조작할 수 있습니다. 실제로 순화 유전학에 관한 연구에서는 종종 전사 인자 유전자의 변화를 종종 지적합니다. 그러나 밀과 옥수수에서 단일 전사 인자 유전자의 과발현으로 인해 작물의 수확량이 증가한 결과가 보고된 바 있지만 아직 그 어떤 것도 상용화 된 것은 없습니다. 코르티바의 최근 연구 중 단순하게 전사 인자 유전자를 과발현시켜 작물의 수확량이 증대된 품종을 개발하려는 시도가 보고된 바 있습니다. 이는 수확량 증가에 재현성을 보이는 단일 전사 유전자인 ZMM28을 식별하기 위해 4년 간 58개 지역에서 48개의 각기 다른 계통의 무수한 형질전환 식물체에 실험을 진행한 역작이라고 볼 수 있습니다. 목적을 달성 할 수 있는 또 다른 방법유전자 편집 기술이 수율을 향상시키도록 유전적 변동을 만들어내고 식별할 수 있는 작업을 용이하게 하는 것이 가능할까요? CRISPR/Cas라는 도구는 매우 빠르게 성장하고 있지만 다수의 대립 유전자를 내포하고 있을 지라도 작물의 개선에 있어 그에 대한 효용성은 단일 형질이 개별 유전자에 의해 제어된다는 점에 한계가 있습니다. 작물의 토착화 및 육종은 유전적 다양성을 크게 좁혔는데, 이는 형질이 강화된 품종을 선택하는 과정에서 병목 현상을 유발하기 때문이며, 또한 선대 품종에서 나타나는 유전적 다양성의 극히 일부만이 새롭게 선정된 종에서 발현된다는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 결국 기존에 선정된 종에 변이를 일으키는 것이 불가능해지며, 또한 해로운 변이를 여교배를 통해 제거해야 하는 필요성이 있다는 점도 부담이 됩니다. 그러나 유전적인 기반을 넓히고 양적 형질에 기여하는 유전자를 조작하기 위해서는 농업적으로 중요한 형질에 기여하는 유전자를 식별하는 것이 최우선 과제입니다. 하지만 이러한 유전자를 식별하는 과정은 현재로서는 분자 지도 작성과 다른 기존의 방법들과 같이 느리고 지루합니다. 최근의 연구 결과에서는 표적 CRISPR/Cas 매개 유전자 제거 기술과 계통 분석 방법을 결합하여 양적형질유전자좌(QTLs)와 연관된 개별 유전체의 식별을 현저하게 가속화하는 방법을 설명하고 있습니다. 양적형질유전자좌(QTL)에 대한 정보가 지금보다 더 많이 알려진다 하더라도 gRNA의 다중화는 작물에서의 복합적인 형질을 이해하고 조작할 수 있는 SNNs의 힘을 확장시켜줍니다. 예를 들면 다중화된 gRNA를 이용하여 Cas 핵산분해효소는 벼의 중량을 감소시키는 것으로 알려져 있는 세 개의 유전자를 동시에 표적으로 하였습니다. 이 세 가지 유전자의 변이를 통해 세 가지의 곡물의 특성(길이, 폭, 중량)에서 각각 25%의 증가율을 보인 것으로 보고되었습니다. 또 다른 연구에서는 단일 다중화 gRNA로 벼의 농업 형질에 영향을 미치는 8개의 서로다른 유전자를 표적으로 하였는데, 모두 1세대에서 높은 효율의 변이를 나타내었습니다. 이와 반대로 동일한 양적형질유전자좌(QTL)를 변이시키면 서로 다른 엘리트 품종이 만들어졌는데, 이는 일부에서는 작물의 수확량이 향상되었으나 그 외의 나머지에서는 아닌것으로 보고되었습니다. 전사 인자 유전자와 같은 조절 유전자의 발현에 영향을 미치는 변이는 작물의 토착화가 진행되는 동안 조직 유전적 변이의 상당한 부분을 차지합니다. 다중화된 gRNA 구조는 cis-조절유전자(CREs)를 표적으로 하는데, 이는 토마토의 과실 크기에 영향을 미치는 수많은 종류의 대립유전자 변인을 만들어내기 위해 사용되어 왔으며, 현대의 토마토 품종의 육종과 토착화 과정에서 축적되어져 온 변이의 일부를 모방하고 있습니다. 순화 연관 유전자에 대한 지식은 토마토에서 보고된 바 있는 염분 내성과 같은 가치가 있는 특성의 유지가 가능한 야생 식물의 토착화를 가속화하는데 사용될 수 있습니다. 이는 미래의 혹독한 기후 조건에 보다 더 잘 적응하게 하여 야생종이 더 빠르게 토착화 될 수 있는 가능성을 열어줍니다. 앞서 언급했던 진보 기술은 CRISPR/Cas 매개의 유전자 삭제에 근거한 것이나, 보다 정밀한 유전 정보의 편집에 대한 접근 기술도 발전하고 있습니다. Cas를 이용하여 DNA를 절단하는 것은 일반적으로 비상동성 말단결합(NHEJ)에 의해 수정되지만, 보다 드물게 상동 직접 수선(HDR) 기작으로 Cas-gRNA 리보핵산단백질 복합체를 사용하여 종종 유전체 서열이 편집되는 것으로 나타났습니다. 뿐만 아니라 핵산분해효소의 활성이 결여된 Cas9 변이 단백질을 사이티딘 및 아데노신 탈아미노효소와 같은 염기 교정 효소와 융합하여 DNA 절단 없이 직접 유전자를 조작할 수 있게 합니다. 이러한 접근 방식은 코딩 및 비코딩 영역 모두에서 단일 염기 쌍을 정밀하게 조작할 수 있으며, mRNA 전구체 작용 영역의 변이도 가능하게 합니다. 마지막으로 염기서열 표적의 특성을 띄는 CRISPR-Cas 시스템은 DNA의 메틸화와 조절 유전자 발현에 영향을 미치는 서열 표적의 다른 유형의 혼합 단백질을 전달하는데에도 이용할 수 있습니다. 요컨대 현재 발전하고 있는 유전자 편집에 관한 많은 변이들은 작물의 육종에 있어 혁명을 일으킬 것이라는 전망이 있으며, 몇몇 연구자들은 최근의 CRISPR-Cas를 기반으로 하는 최근의 연구 보고서에 “빛의 속도의 식물 육종”이라는 기발한 제목을 붙여줬습니다. 그리고 실제로 이러한 새로운 방법들은 화학물질을 대체하는 생물학적 기작으로 해충과 질병으로부터 식물을 보호하는 것은 물론이고 스트레스에 대한 회복력을 증가시키는 것을 가능하게 합니다. 그렇지만 전통 육종 방식과 비료의 사용량을 증가시켜 이미 작물의 수확량 증가는 달성되었습니다. 계속해서 추가적인 발전이 이뤄지고 있지만 옥수수와 밀, 쌀의 수확량 증가와 같은 지난 세기의 녹색 혁명에 비하면 보다 더 어려울 것으로 여겨집니다. 이는 새로운 유전자 편집 기술을 이용하여 식물 육종을 가속화시킬 수 있는 방법이 있지만, 이러한 방법으로 개발된 품종을 농가에 전달하기 위해 공공 및 민간 기관에서 실제로 행해지는 것 사이에는 지속적인 단절이 있기 때문입니다.역자주: 펜실베니아 대학교 명예교수인 Nina V. Fedoroff 의 과학 에세이 “The GM crop forecast is cloudy – with a chance of clearing” 4부 게재물 중 3부로 에세이 저자로부터 번역활용을 허가 받아 게재함을 알려드립니다. 원문출처: https://geneticliteracyproject.org/2020/04/16/next-generation-gene-editing-technology-path-to-a-second-green-revolution/
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GMO 이슈에 대해 과학계는 어떻게 대응해야 하나?미래식량자원포럼 상임부회장김동헌어느덧 2019년도 종착역을 향해 달려가고 있다. 금년에도 국내외 농업생명공학계에서는 굵직한 일들이 벌어졌다. 방글라데시에서 환경부의 승인을 얻어 수년내에 농민들이 골든라이스를 재배할 수 있게 됐고, 필리핀에서도 골든라이스의 식용, 사료용 및 가공용 사용을 승인했다는 보도는 농업생명공학계에 종사하고 있는 우리에게는 미래에 대한 희망과 함께 현실에 대한 답답함을 느끼게 한 뉴스였다. 한편 유럽연합에서 실시한 회원국 소비자들의 GMO에 대한 인식도 조사에서 10년전인 2010년에 비해 소비자들이 식품 내 GMO에 대해 우려하는 정도가 절반 수준, 혹은 회원국에 따라서는 1/3 수준이라고 보고한 것은 기술의 미래에 긍정적인 영향을 미칠 좋은 뉴스라고 할 수 있다. 하지만 우리나라를 비롯한 세계 각국에서는 여전히 GMO를 강력한 규제의 대상으로 삼고 있으며, 많은 국가에서 GM 작물의 재배를 여러 가지 이유를 들어 망설이고 있다. 지난 25년에 가까운 재배와 사용 경험, 규제 이행 혹은 객관적 검증을 목적으로 수행한 수많은 위해성 평가 연구 결과를 볼 때, 현재 승인된 GM 작물과 농산물은 우리의 건강과 환경의 건전성을 해치지 않는다는 것이 명백하다. GMO 위해성을 주장한 사이비과학의 실체가 낱낱이 밝혀진 것도, 현재까지 GM 작물과 농산물의 위해성이 과학적으로 증명된 적이 전혀 없다는 것을 보여준다. 다시 말하면 GM작물은 과학적으로 안전하다는 것이다. 그럼에도 불구하고, GM 작물에 대한 논란은 여전히 진행 중이다. 많은 사람들이 GMO에 대해 거부감을 가지고 있으며, 반대 단체는 능숙한 언론플레이와 대중선동 기술을 사용해서 이를 증폭시키고 있다. 이들은 GMO를 희생양으로 삼아 자신들의 사회경제적 이익을 쟁취해왔다. 현재 각국이 취하고 있는 규제 정책의 근거가 과학적으로 입증된 GMO의 실제적 위해성이 아니라, 반대 단체의 프레임에 갇힌 사회적 논란과 이를 반영한 규제법률이라는 것은 분명하다. 그렇다면 농업혁신기술의 개발과 활용을 통해 국가와 인류사회에 기여하기를 소망하는 과학기술계는 여기에 대해 어떻게 대응해야 할까? 우선 GMO와 농업생명공학 혁신 기술에 대해 제기된 이슈를 분류하고, 분류된 유형별로 맞춤형 대응전략을 추진해야 한다. 오랫동안 과학계는 GMO의 안전성에 대한 과학적 증명이라는 비과학적 요구에 대응하는 외로운 싸움을 해왔다. 그러나 GMO 이슈는 단지 안전성에 대한 과학적 증명만이 아니라, 훨씬 더 복잡한 사회적, 경제적, 법률적 요소를 포함하고 있다. 예를 들어 일반인들이 왜 GMO를 두려워하는지를 이해해야만 그들과 소통할 수 있고 이를 통해 과학계가 원하는 건전한 사회적 논의의 장이 마련될 수 있을 것이다. 이를 위해서는 GMO 기술을 정확히 이해하고 있는 과학기술계와 인간의 심리와 인지를 연구하는 인지심리학 전문가, 그리고 일반인들과의 소통의 원리를 잘 이해하고 실천할 수 있는 과학 커뮤니케이젼 전문가의 참여와 협력이 필요하다. 이외에도 법률과 정책 전문가들의 참여를 통해 규제체계의 비합리성과 문제점에 대한 개선방안을 마련하고 개선을 추진해야 한다.과학기술계에 종사하는 사람들 대부분은 GM 작물기술이 위해가능성에 있어서 그동안 인류가 이용해온 교배 육종과 돌연변이 육종기술과 차이가 없다는 것에 공감한다. 하지만 기술에 대한 전문성만 높은 과학자들에게 복잡한 사회적 이슈에 대응하라고 주문하는 것은 어리석은 일이다. GMO 이슈가 과학만의 문제가 아니라면 그에 대한 대응도 과학자들 혼자만의 싸움이라고 할 수 없다. 다양한 전문가의 도움이 절실한 실정이다. 과연 누가, 어떻게 이러한 협력의 토대를 만들어 낼 수 있을 것인가? 사단법인 미래식량자원포럼은 과학기술을 통해 국가와 인류의 식량안보를 확보하기 위한 과학자들의 노력을 적극 지지하며, 사이비과학과 정보의 왜곡으로 과학자들의 노력과 성과를 폄훼하려는 어떤 시도도 배격한다. GM 작물의 사회적 논란을 잠재우고 소비자 대중들이 과학혁신기술에 대해 이성적, 논리적으로 판단할 수 있도록 다양한 전문가와의 협력을 추진하고 있다. 우리의 이러한 노력이 합리와 이성이 지배하는 건전한 사회적 토론의 장을 만드는 하나의 밀알이 되기를 소원하며 여러분들의 적극적인 지원을 부탁드린다.
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유전자교정작물 실용화를 위한 우리의 숙제정영희전남대학교 생명과학기술학부 교수신육종실용화사업단 단장 최근 여러 선진국 및 글로벌 종자기업에서 기술 적용이 수월하고 효율성이 탁월한 유전자교정기술을 우수 작물 개발에 활용하고자 집중적인 투자를 해왔으며, 이미 주요 작물에서 유전자교정 기술이 적용된 우수한 신품종들을 개발하여 상용화를 목전에 두고 있다. 우리나라도 유전자교정기술에 대한 기초 연구가 수행되어 왔고 향 후 이 기술을 작물에 적용하여 실용화하려는 연구가 진행될 예정이다. 이에 왜 우리나라에 작물 유전자교정 기술의 도입이 시급한지, 그리고 앞으로 우리가 유전자교정작물의 실용화를 위해 어떤 고민을 해야 할지에 대해 간략하게 기술하고자 한다. 유전자가위를 기반으로 하는 유전자교정기술의 원리에 대해서는 다른 지면을 통해 많이 소개되어 왔으므로 여기에서는 따로 기술하지 않으려 한다. 세계 인구는 빠르게 증가하여 2019년 2월말 현재 77억명에 도달했으며 2050년에는 100억명 시대를 맞이할 것으로 예상하고 있다. 이에 따른 식량수요는 2015년 대비 35%가 증가한 연간 30억 톤으로 확대될 전망이다. 하지만 기후 변화, 기상 이변, 해충 및 질병 확대 등 농업 생산성은 오히려 감소할 것으로 예측되고 있고 현재의 경작지 규모를 확대할 여력이 별로 없다는 점을 감안한다면 식량 위기는 쉽게 예상할 수 있는 결과이고 수입 의존도가 높은 우리나라의 경우 식량문제가 더욱 심각하다 할 수 있다. 한편 세계 종자시장은 바이엘, 몬산토, 듀폰 등 글로벌 거대 종자기업들의 계속된 M&A 진행으로 과점체계를 형성해 10대 다국적 기업의 시장 점유율은 2011년 69.6%에서 2016년 73.1%로 심화되고 있다. 국가별로 미국, 프랑스, 일본 등의 종자 선진국이 국제 종자시장을 주도해 왔으며, 2000년대 초반 이후 중국의 참여로 세계 종자시장 규모가 급속도로 확대되었다. 하지만 이러한 세계 추세와는 달리 국내의 경우, 농업 시장개방의 영향과 농가 고령화 등으로 인해 전반적으로 농업 생산성이 축소되어 왔으며, 이에 따라 종자 수요가 감소하면서 국내 종자시장 규모가 정체되어 있다. 이는 국내 종자기업의 투자율 감소라는 악순환을 야기시켰으며, 이를 극복하기 위해서는 고품질, 고소득 품종 개발을 통한 국내종자기업 경쟁력 강화 및 이를 바탕으로 한 해외 수출 시장 개척 등 적극적이고 혁신적인 돌파구가 필요하다. 국내 종자업체들의 산업구성을 살펴보면 농우바이오를 비롯한 매출액 상위 몇 개 기업을 제외한 대부분의 종자업체가 매출액 40억원 이하이고, 매출액 5억원 미만인 업체가 1,175개(87.9%)로 종자업체 대부분을 차지한다. 국내 종자업체에 종사하는 육종 연구자가 전체 업계 종사자의 10% 수준이고 생명공학기술 적용 신품종 개발이 가능한 종사자가 1.7%에 불과한 것은 이러한 영세한 종자산업 구조에 기인하며, 글로벌 경쟁력에 취약한 결과를 가져왔다.이러한 위기 상황을 타개하기 위해서는 1) 전통육종보다 효율성이 높은 기술이 필요하고, 2) 내수뿐만 아니라 글로벌 종자시장에 진출하기 위한 경쟁력을 갖추기 위한 전략이 필요하며, 3) 종자산업체가 소규모 자본으로도 우수한 종자를 개발할 수 있는 인프라 구축이 필요하다. 이 모든 것을 충족할 수 있는 기술이 유전자교정기술 (Genome-Editing)을 기반으로 하는 신육종기술(New Breeding Technology)이다. 유전자교정 작물의 실용화가 가능 하려면 기술개발과 함께 법적 사회적 인식 제고가 뒤따라야 할 것이다. 기술개발은 산학연이 연구개발에 투자하여 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 법적 규제 사항에 대해서는 주변국들의 상황을 주시할 필요가 있다. 미국, 일본, 호주, 그리고 남미의 여러 국가들은 최근 유전자교정 기술로 만들어진 품종이 기존의 관행육종기술을 통해 얻어질 수 있는 산물과 유사한 경우 GM 규제에서 제외하겠다는 법안을 제시하였다. 우리나라도 관계부처에서 2020년 초까지 유전자교정 생물체에 대한 규정을 제안할 계획이다. 현재 분야 전문가들과 관련 학계에서 이에 관한 의견들을 제시하고 있으며, 주변국들의 결정과 같이 관행육종기술을 통해 얻어질 수 있는 산물과 유사한 경우 규제에서 제외하는 것이 타당하다는 의견이 지배적이다. 마지막으로 사회적 인식 제고이다. 가끔 인문사회 분야 교수님들과 소비자들에게 유전자교정 작물에 대해 어떻게 생각하고 있는지 물어보면 10명중 9명은 ‘왜래 유전자가 삽입된’ GMO와 같은 개념으로 받아들이고 있다. 유전자교정작물의 경우 기존 돌연변이육종과 같은 결과물을 얻게 된다는 점을 열심히 설명 해도 ‘유전자를 인위적으로 조정했을 때 부작용이 생기지 않을까요?’ 하는 의문을 제기한다. 유전자교정작물에 대한 소비자들의 인식은 이 분야 전문가들의 과학적 소견과 도대체 얼마나 떨어져 있는 것일까? 우리는 이 간극을 어떻게 메워야 하나? 이를 위해 우리는 어떤 노력을 해야 할까? 유전자교정작물의 실용화를 위해 다 같이 고민해봐야 할 숙제인 듯하다.
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박소현농협 경제지주 재직 중고려대학교 식품자원경제학전공 졸업 지난 4월 1일부터 5일 동안 필리핀 마닐라에서 열린 Pan-Asia Farmer‘s Exchange Program에 참가하고 왔다. 이 프로그램은 13회째 개최되는 행사로 10개국에서 온 43명의 농생명공학 관련 공무원, 교수, 연구원, 기자, 농민 등 다양한 ‘농부’들이 유전자변형작물의 현장을 보고 교류했다. 특별하게 금번에는 (이제는 바이엘 코리아가 된) 몬산토 코리아의 대학생 서포터즈 중 선발된 5명에 포함되어 참석할 기회를 얻게 되었다. 먼저, 현장방문으로는 국제쌀연구소(Internatinal Rice Research Institute, IRRI)의 황금쌀 프로젝트, 다국적 농업기업 코티바(Corteva Agriscience)의 스마트팜, 실제 재배되는 해충저항성 옥수수밭 사례를 볼 수 있었다.다음으로, 프로그램동안 진행된 토론에서는 필리핀의 생명공학기술에 대한 소통, 관련 규제, 해충 저항성 관리 프로그램, 각국의 농생명 기술 현황에 대한 내용으로 다루어졌다. 이번 프로그램은 농경제학을 전공하고 사회생활을 시작한 새내기에게 가슴뛰는 경험이었다. 우리나라는 사료용을 포함한 식량자급률이 24%수준으로 농업기술의 역할이 대두되고 있다. 이러한 기술에 대한 안전성이 증명되고 있음에도 불구하고 우리나라에서 아직 유전자변형작물이 자라는 밭을 상상하기 힘들다. 그런데 필리핀에서는 엄청난 면적의 논과 밭에서 작물들이 연구되고 있고 여러 기관과 기업에서 과제들이 논의되고 있다는 것이 놀라웠다.프로그램 중 가장 인상 깊었던 것은 각국의 대표들이 열정적으로 질의응답을 할 때였다. 자국의 농업이 어떻게 하면 발전할 수 있을지 고민하는 열정이 느껴졌다. 우리나라 농업은 진보에 대한 고민보다 위험에 대한 방어가 더 주요한 영역을 차지하고 있다고 생각한다. 농업은 생명산업이자 우리의 식탁이지만, 이익집단의 이해관계가 얽힌 정치에 가까울 때가 더 많은 것처럼 느껴진다.귀국을 하면서 우리나라의 농업을 논의하기에 아직 어리지만 우리의 식량안보대책을 직접 논의할 수 있는 전문가로 성장하고 싶다는 생각이 들었다. 이러한 프로그램을 더 다양한 학생들이 참여하여 우리나라 농업문제의 시급성에 공감하고 위해 배울 기회를 가지게 되길 바란다.
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[전문가칼럼] 생명공학 작물에 대한 규제체계의 합리적 재정비를 기대하며미래식량자원포럼 상임부회장 김동헌지구상에 출현한 이 후, 수렵과 채집의 원시시대부터 인간은 창의력을 바탕으로 당면한 문제를 적극적으로 해결함으로써 현대의 고도 문명사회를 이루었다. 과학과 기술은 이러한 발전을 가능하게 한, 우리가 가진 창의력을 잘 보여주는 대표적인 표상이라고 할 수 있다. 혹자는 현대의 과학이 야기한 문제를 새로운 과학과 기술로 해결한다는 것은 또 다른 문제를 만드는 돌려막기에 지나지 않는다고 하지만, 과학과 기술이 본질적으로 당면 문제를 해결하기 위한 우리의 창의적 노력이라는 점을 부인할 수는 없을 것이다. 그리고 과학과 기술만 여기에 해당되는 것은 아니다. 정치, 경제, 사회, 종교 등 하늘아래 인간이 만든 것 중 완전한 것은 하나도 없다. 문제를 해결하기 위한 과거의 노력이 오늘의 사회를 만들었고, 현재의 문제를 해결하기 위한 창의적 노력은 인류를, 또 다른 문제를 가지고는 있겠지만 좀 더 바람직한 미래 사회로 나아가게 할 것이다.농업 역사에 있어 생명공학 종자만큼 세계적인 조직적 반대와 엄격한 규제의 대상이 된 것은 없다. 불균질성 등 자가채종 종자의 여러 문제를 해결하기 위한 종자 산업의 출현 이래, 육종가와 농업 연구자들은 잡종강세, 교배 육종 등 다양한 육종기술을 개발하여 종자를 개량해왔고 이를 통해 우수한 품질의 농산물을 높은 효율로 생산할 수 있었다. 그러나 기존의 육종 기술은 농업환경의 변화와 농산물의 품질 등에 대한 사회 경제적 요구를 따라가기에는 한계가 있었다. 방사능 조사, 화학물질 처리 그리고 생명공학과 같은 인위적 변이 창출 신기술은 이런 문제를 해결하기 위한 창의적 노력의 결과라고 할 수 있다. 이 중 생명공학은 다른 기술에 비해 변이 창출의 유연성과 변이 산물에 대한 가예측성이 매우 높고 원하지 않는 변이의 발생가능성을 크게 줄인 혁신 기술이지만, 인간의 모든 활동은 자연에 부담을 준다고 믿는 극단적 환경 보호단체의 조직적 저항에 부딪히게 되었다. 이에 편승한 다양한 세력들이 벌인 ‘프랑켄푸드’로 대표되는 공포조장 캠페인과 언론의 ‘이슈 따라가기’ 행태는 소비자 대중의 심리를 크게 흔들어 생명공학의 싹을 무참히 짓밟았으며 생명공학 기술이 농업과 인류 사회에 기여할 수 있는 길을 막아 버렸다. 이러한 어려움 가운데에서도 과학자들은 혁신을 위한 창의적 노력을 지속했고 유전자교정과 같은 신육종기술들도 개발하기에 이르렀다. 하지만 반-GMO 활동가들은 생명공학이라는 이유 하나만으로 신기술의 본질을 외면한 채 위험할 것이라는 주장을 반복하고 있다. 세계 각 국은 실질적 위해성보다는 자국의 사회, 경제와 정치적 사정에 따라 생명공학 종자에 대한 규제의 정도를 달리하고 있다. 또한 다양한 이해당사자 집단은 자신들의 이익을 관철하기 위해 생명공학과 생명공학 종자를 희생양으로 삼았다. 이들이 전가의 보도로 내세우는 ‘사전예방주의적 접근’은 실질적인 위해성이 증명되지 않더라도 위험할 것이라는 우려 혹은 비과학적인 예측만으로도 규제해야한다는 비논리적 주장에 불과하다. 지난 20년 이상의 경험에 비춰볼 때 사전예방주의적 접근 논리가 얼마나 허망한 것인지 명백히 들어났지만 반-GMO 활동단체와 국가들은 이러한 경험적 증거들을 외면한 채 자신들의 반대 활동과 과도한 규제의 논리적 근거로 삼고 있다. 이들이 진정으로 지속가능한 세계를 지향하고 인류의 건강과 복지를 염려한다면 비뚤어진 교조주의적 사고에서 벗어나 실제적인 위해에 저항해야 한다. 이를 위해서는 유기농을 포함한 모든 농업 형태에 내포된 위험요소를 드러낸 후, 각 요소의 실질적인 위해성을 면밀히 비교하고 이를 건전한 주장과 합리적인 정책의 근거로 삼아야 한다. 과학자들이 애써 이룩한 신육종기술이라는 농업혁신 기술의 싹이 막 피어난 지금이야 말로 그 동안의 오류를 바로 잡을 수 있는 절호의 기회가 아닐까?
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[전문가칼럼] 유전자교정 기술에 대한 유럽사법재판소 평결을 보면서김호일 前 농업생명공학연구원 원장생명공학 기술의 발전을 가로막는 또 하나의 안타까운 소식이 들려왔다. 지난 7월 말 유럽사법재판소가 유전자교정기술을 이용한 작물도 기존 유럽연합의 규정에서 정한 GMO의 범주에 포함된다고 평결한 것이다. 이는 유럽 과학자 단체들의 의견은 물론 스웨덴 농업부 등 6개 회원국 정부기관의 기존 유권해석을 번복하는 것이었기에 많은 과학자들을 당황시키기에 충분했다. 외래 유전자를 도입한 것이 GMO이므로, 외래 유전자 도입이 없는 유전자교정 산물을 GMO로 분류하는 것은 선진국들이 주창하는 과학 기반의 결정과는 거리가 멀다. 과학적 진실은 다수결로 결정할 수 있는 것이 아님은 자명하다.이번 평결을 보고 ‘유럽이 세계에서 GMO를 가장 엄격히 규제한다’라는 항간의 오해가 더 커질 것에 대한 걱정이 든다. GMO 기술 이용이 가장 활발한 분야인 의약품은 물론, 셀프클로닝이라는 GMO 기술로 개발하는 미생물도 GMO로 규제하지 않는 것이 유럽 규제의 현실이다. 즉, 유럽의 엄격한 GMO 규제는 농작물에 편향된 것이라고 하는 편이 더 정확할 것이며, GMO 농작물에 대한 낙인효과를 낳았음을 부정하기 힘들것이다.구대륙에 대한 선망과 구대륙의 영향력은 결코 무시할 수 없는 것이 일부 국가들에서의 현실이다. 많은 나라로 파급된 낙인효과는 2002년 아프리카의 짐바브웨가 국민들이 기근으로 굶주리는 상황에서도 미국 등이 제안한 구호식량을 GMO를 이유로 거절하도록 이르렀다. 그러나, GMO 농작물 생산과 소비 23년째인 2018년 현재까지도 GMO 농작물 때문에 인체나 환경에 위해가 발생한 사례는 없다.‘엄격한 규제’와 ‘GM 농작물 소비’는 별개의 사안이다. 유럽연합 집행부 자료에 따르면 2013년 기준, 약3천만 톤의 콩 또는 대두박을 GMO 재배국가들에서 수입해서 그 대부분을 유럽에서 소비했다고 한다. 우리나라가 수입하는 물량에 비해 월등히 많은 양이다. 이미 많은 양의 GMO 농작물을 소비하면서도 엄격한 규제가 가능했던 것은 GMO에 도입된 외래 유전자를 찾아내면 되는 ‘과학기반의 GMO 관리’가 가능하기 때문이다. 이와는 달리, 유전자교정 산물은 외래 유전자가 없으므로, 일반 농산물과의 기술적으로는 구분이 불가능하다. 이를 어떻게 규제·관리하겠다는 것인지 궁금해진다. 이번 유럽 사법재판소 평결은 과학적 근거도 없이, 과학의 진보에 제동을 걸었다는 점에서도 실망이다. ‘그래도 지구는 돈다’라고 읍조리던 갈릴레이의 심정에 재공감하게 된다. 하지만, 기존 유럽의 규제체계에 따라, GMO로 규제되지 않는 의약품이나 미생물에 대한 유전자교정 기술 이용에는 지장이 많지 않을 수 있음은 그나마 다행이다. 더욱이, 평결을 규제에 반영하는 과정에서 영국 등 일부 회원국가들이 지혜를 발휘할지 모른다는 기대감을 버리기는 아직 일러보인다.우리가 먹고 있는 단옥수수와 찰옥수수는 일반 옥수수의 유전자 한두개의 일부가 돌연변이 때문에 삭제되어 만들어진 것다. 잘 파악하고 있는 유전자 일부를 삭제하는 것이 정말로 안전의 문제일까? 식물도 바이러스나 곰팡이 질병으로 시달리는 것 때문에도 많은 농약이 사용되고 있다. 식물이 질병에 걸리게 하는 유전자를 삭제하여 농약 사용량을 줄이는 것도 유전자 교정 기술의 주요 적용분야 중 하나다. 유전자 교정 산물도 GMO라는 해석이 기술진보에 대한 낙인 시도가 아니어야만 하는 이유의 한가지 이다. 증기기관 자동차 등장에 대한 우려 때문에, 시내 주행속도를 시속 3 km로 제한하고 붉은 깃발을 든 기수가 자동차를 선도하도록 규제했던 19세기 말 영국의 적기조례(赤旗條例)는 역사적으로 어떻게 평가할 것인가? 올해도 세계적으로 발생한 이상기후와 그로 인해 문제가 되고 있는 환경변화에 대한 뚜렷한 개선방법은 없다. 그러면, 향후 식량 생산 문제는 어떻게 할 것인가? ‘유전자교정 산물도 GMO’라는 주장이 새로운 적기법의 시발점이 되지 않도록, 많은 이들의 양식에 호소하고 싶다.
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한지학(前)농우바이오 본부장
식량을 포함한 먹거리 산업 발전을 위해 과거 100여년 동안 소위 최첨단 과학기술들이 사용되었다는 것을 일반 사람들은 잘 모르고 있다. 우리가 식품매장에서 구입하는 농산물은 농민이 종자를 파종하고 재배·수확한 다음, 유통을 거쳐 소비자들에게 전달되고 있다고 단순히 생각하고 만다. 그러나 흥미 있는 사실은 작물의 품종개발을 위하여 사용했던 과학기술들은 대부분 과학적으로 이정표를 찍는 기술들이어서 직·간접적으로 노벨상 수상업적과 연계되어 있다는 것이다. 즉 그 당대의 최고 과학기술이었으며 이런 기술들이 오랜 기간 상호융합을 함으로서 식품과 농업 근간인 종자개발기술로 구축된 것이다.더욱이 최근에 대두되고 있는 genome(gene)-editing이란 기술이 당연 화두이다. 이를 번역하면 유전체교정(편집), 유전자교정(편집), 유전자가위 등으로 언급되고 있으며 국내 메스콤에서는 유전자가위로 이미 토착화 되었다. 본 기술의 정의는 “DNA 상에서 필요한 부분을 원하는대로 정확하게 돌연변이를 시켜서 새로운 형질을 만들거나 기존의 형질을 변형한다”는 것이다. 즉 인위적 돌연변이기술 중의 하나이지만 새로운 방법이다. 다국적종자기업을 포함한 선진국의 유수한 종자기업에서는 품종 육종방법으로 유전자가위를 빠르게 활용하고 있는데, 이기술을 다음과 같이 신품종개발에 이용할 수 있다. 1) 새로운 유전자원개발을 통한 품종개발의 다변화, 2) 새로운 유용형질발굴, 3) 기존 불량형질 제거, 4) GMO(유전자변형작물) 대체, 5) 기존 육종기술에 비해 시간단축, 6) 다른 육종기술들과 융합하여 시너지극대화 등이다. 이런 효과는 과거 육성기술로서는 이룰 수 없는 것이며 기존에 보지 못했던 새로운 형질들을 갖는 농산물들을 기대할 수 있어서 유전자가위는 미래 장기적으로 활용할 수 있는 가장 효과적이고 획기적인 육종기술인 것만은 확실하다.문제는 유전자가위기술이 DNA 변이를 다룬다고 해서 GMO처럼 규제하에서 운영되어야 한다는 논란이 더 큰 화두가 되고 있다는 것이다. 물론 유전자가위기술 중에는 GM(유전자변형)기술과 연계하여 유전자의 기능분석을 할 수 있으며 외래유전자를 삽입하여 새로운 특성을 만들 수도 있다. 그러나 유전자가위기술 중에는 GM기술과 전혀 다른, 일반 돌연변이 유기기술과 동일한 기술들도 있어서 이를 활용하면 GMO 논란과 규정에서 충분히 벗어날 수 있는 것이다. 국내 품종육성을 하는 연구자들은 GM기술이 아닌 유전자가위를 활용할 것이어서 GMO와 무관함에도 불구하고 GMO 반대단체들과 이 분야를 잘 모르는 행정기관에서는 계속 GMO 규제와 동일하게 적용하거나 새로운 규제를 당위적으로 보고있다. 새로운 혁신적인 기술을 먹거리개발에 사용할 경우 인체, 환경적으로 위해한지, 문제가 있는지를 조사하는 것은 당연하다. 그러나 그 기술활용 결과가 이미 다른 관행육종기술을 통해 나올 수 있는 결과와 유사할 경우, 그리고 GMO처럼 외래유전자를 삽입하는 것이 아닐 경우 이를 규제에 적용한다는 것을 어불성설이다. 과학적 예를 든다면, 지금도 사용하고 있는 대표적인 돌연변이 기술로서 방사선육종이 있다. 종자에 방사선을 처리하여 DNA 전체에 많은 돌연변이를 유기 시키는데 DNA 염기서열과 유전자들간에 어떤 변이가 일어났는지 파악하기 보다는 최종 형질만 우수하면 선발되고 품종화 되어 우리 식탁에 올라왔다. 그동안 이런 품종에 대해 위해성 평가를 요청한적이 있는가? 또한 규제를 만들자고 한 적이 있는가? 유전자가위는 DNA 상에서 유전자 1개를 돌연변이 시켜서 형질을 바뀌게 하는 것이며 DNA 전체를 무작위로 돌연변이 시키는 방사선육종에 비해 오히려 유전학적으로 안전하다. 관행적인 방사선육종도 규제를 받지 않는데 왜 유전자가위가 규제논란의 대상이 되어야 하는가? 유전자가위기술을 이용한 품종개발연구가 시작된지 얼마되지 않았기 때문에 개발된 품종이 해외에서도 상업화된 적이 없지만 곧 출시 될 것으로 보이며 향후 10년안에 다국적기업이나 선진종자기업들은 유전자가위기술을 이용하여 수많은 고부가가치 품종들을 개발하여 글로벌 종자시장을 석권할 것이다. 작금 GMO 개발연구조차 사회적으로 논란대상이 된 국내의 anti성 분위기에 유전자가위도 또한 같은 구속에서 논란으로 헤매게 된다면 우리 농산업계와 학계는 국제적으로 설 자리가 없어질 뿐더러 우물안 개구리 신세를 면하지 못할 것이어서 심히 우려가 된다. 우리가 인정해야 할 것은, 지난 20여년간 GMO를 포함하여 DNA 상에서 변이를 통해 만들어진 품종이나 식품들이 인체에 문제가 된 사례가 단 한 건도 없었다. 앞으로도 과학이 발전하면서 유전자가위 외에도 새로운 DNA 변이 기술들이 개발되어 기존 육종방법에 계속 보급이 될 것이며 보편타당한 작물육종 방법들이 될 것이다. 결국 안전하고 새로운 기술들을 통하여 고생산성, 병해충내성, 기후변화내성, 기능성, 의약성 등 인류에게 수많은 이익을 전달할 것이다. 따라서 먹거리가 만들어지기도 전에 논란부터 제기하는 관습보다는 유전자가위를 포함한 새로운 육종기술을 정확하게 이해할 필요가 있으며 일반인들의 지식제고와 소통을 위해 과학계에서도 많은 노력이 있어야 할 것이다.
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폴텡(Paul S. Teng) 박사ISAAA 회장
생명공학/GM 작물의 재배는 2016년 1억8,510만 헥타르로 증가함농민들의 지속적인 생명공학 작물 채택으로 2015년 전 세계적으로 반등2017년 6월 9일 서울에서 개최된 세미나에서 농업 생명공학 응용을 위한 국제 서비스(ISAAA)는 상업화 한 지 21년 만에 채택 규모가 전 세계적으로 1996년 170만 헥타르에서 2016년에는 1억 8,510만 헥타르로 110배 증가한 생명공학 작물에 대한 연례 보고서를 발표하였다. 2016년에는 19개국의 개발도상국과 선진국 7개국을 포함한 총 26개국에서 생명공학 작물이 재배되었으며 개발도상국은 생명공학 작물의 54%가 증가한 반면, 선진국의 경우 46%가 증가한것으로 나타났다. 중국과 인도를 포함한 아시아 태평양 지역의 8개국은 2016년 1,860만 헥타르의 생명공학 작물을 재배하였다. ISAAA의 2016년 상업화된 생명공학/GM 작물의 세계 현황 보고서는 개발도상국 및 선진국의 농민들에게 생명공학 작물의 장기적인 이익과 함께 최근 승인 및 상업화 된 품종들이 소비자들에게 많은 혜택을 주고 있음이 입증하였다. ISAAA의 위원장인 Paul S. Teng은 생명공학 작물은 환경 보존만이 아니라 생산성과 농가수익성 향상으로도 많은 이익을 주기 때문에 전 세계의 농민들에게 매우 중요한 농업 자원이 되었다고 말했다. 그는 또한 새로운 종류의 생명공학 감자와 사과에 대한 상업적 승인과 재배를 통해 소비자들은 쉽게 상하거나 손상되지 않는 농산물로 생명공학의 직접적인 혜택을 누리게 될 것이며, 이는 결국 음식물 쓰레기와 식품 소모 비용을 상당히 줄일 수 있는 잠재력을 갖게 될 것이라고 말했다. 생명공학 기술의 또 다른 장점으로 ISAAA의 보고서에서는 생명공학 작물의 채택으로 인해 최근 연간 약 1,200만 대의 자동차를 도로에서 운행하지 않는것과 동일한 수준의 이산화탄소 배출량을 줄였다고 보고한 바 있다. 2015년 농업 분야에서는 1,940만 헥타르의 토지를 절약하는 효과가 있어서 결국 생태계 파괴를 피함으로써 생물다양성을 보전했으며, 제초제 및 살충제 살포도 19% 정도가 감소하여 환경적인 영향을 줄이는 효과가 있는것으로 나타났다. 또한 개발도상국에서 생명공학 작물의 재배로 인해 1,800만명에 달하는 소규모 농가와 그 가족의 소득을 증가시킴으로써 식량부족 상황을 완화시키고, 6,500만명이 넘는 사람들에게 재정적인 안정을 가져다 주었다고 보고했다. ISAAA의 글로벌 코디네이터인 Randy Hautea는 생명공학 기술은 농민들이 더 작은 토지에서 더 많은 식량을 재배할 수 있도록 돕는데 필요한 도구 중 하나라고 설명했다. 그러나 생명공학 작물의 혜택은 과학적인 접근법을 따른 규제 준수 및 심사 승인 후에 농민들이 구입하고 재배해야만 실현될 수 있다고 말했다. ISAAA는 더 많은 종류의 생명공학 작물이 승인됨에 따라 농민들의 작물 채택 비율이 계속적으로 상승하고 개발 도상국의 농민들에게도 혜택을 가져다 줄 것으로 전망하고 있다. 예를 들어 까다로운 규제 절차 때문에 생명공학 작물에 대한 채택에 대한 장애물이 형성된 아프리카 국가들의 경우에도 많은 진전이 이루어지고 있다. 남아프리카 공화국과 수단에서는 GM 옥수수, 콩 및 면화 재배 지역이 2015년 229만 헥타르에서 2016년 266만 헥타르로 증가하였다. 케냐, 말라위, 나이지리아, 에티오피아, 가나, 스와질란드 및 우간다 등을 비롯한 대륙에서도 생명공학 작물에 대한 규제 검토와 상업적 승인을 추진함에 따라 새로운 수용의 물결이 일고 있다. 또한 규제 장벽의 오랜 역사에도 불구하고 아프리카의 농민들은 생명공학 품종의 안전성과 생산성으로 얻을 수 있는 가치 때문에 생명공학 작물을 계속적으로 채택하고 있다고 말했다. 바나나, 동부 및 수수와 같은 작물에 대한 규제 검토가 진행되면서 더 많은 국가들이 나아감에 따라 생명공학 작물의 재배가 아프리카를 비롯한 다른 지역에서도 계속 성장할 것으로 기대한다고 말했다. 브라질은 미국에 이어 2016년 GM 옥수수, 콩 그리고 면화의 재배 면적이 11%로 현저하게 늘어나 두 번째로 큰 생명공학 작물 생산국으로 선정되었는데 브라질의 생명공학 콩은 전 세계에서 재배되는 9,140만 헥타르 중 3,270 만 헥타르를 차지한다. 2016년 ISAAA는 생명공학 과일 및 채소의 상업화 및 재배가 직접적인 소비자 혜택으로 이어졌다고 보고했다. 여기에는 FDA가 미국에서 판매하도록 허가한 Innate(TM) Russet Burbank Gen2 감자와 시장에서 신선한 상태로 판매하기 위해 Health Canada사에서 승인한 Simplot Gen1 White Russet™ 감자의 상업화 승인 사례를 들 수 있다. 이러한 생명공학 감자 품종은 아스파라긴 함량이 낮기 때문에 고온에서 조리 시 아크릴아마이드가 생성되는 것을 방지한다. 또한 Arctic® 사과의 경우 2016년 최초로 수확되어 겨울 기간 동안 저장되었으며, 2017년 미국의 일반 식료품점에서 판매될 것으로 예상된다고 보고하고 있다.
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