합성생물학의 기술적 정의와 발전 양상, 그리고 생물다양성 및 생물안전성에 미치는 영향과 규제적 논의의 필요성 doc_id PCY_202003100356096481_4

합성생물학의 핵심기술은 시스템 생물학, 유전자 분석, 합성, 편집 기술로 이루어지는데 2016년 경제협력개발기구OECD 과학기술혁신 미래 전망 보고서에서 향후 10~15년 동안 전 세계적으로 큰 영향을 끼칠 10대 미래 기술과 2016년 다보스 포럼에서 주요 5대 핵심 기술에 선정되었다(한병구 등, 2018). 합성생물학을 활용하는 기술은 새로운 생물체 혹은 생물장치를 만들기 위해 표준화된 생물부품과 최적화된 대사회로를 구축하는 바이오-캐드Bio-CAD 분야와 이제껏 불가능했던 유기물 합성을 가능하게 할 수 있는 바이오 파운더리Bio foundry 분야로 이루어진다. 100여 개 이상의 신제품이 개발되었지만, 이들은 기존 생명공학 기술로도 만들 수 있어 아직 큰 상업적 성과를 거두지는 못하고 있다. 그러나 합성생물학 기술은 향후 고령화, 감염병, 안전한 먹거리 등과 같은 다양한 사회문제 해결할 가능성을 제시함으로써 경제 전반에 새로운 변화를 촉발하는 기반 기술이라고 볼 수 있다. 합성생물학의 비약적인 발전은 유전체 정보와 분자생물학에 대한 이해가 높아지고 DNA 합성기술이 발전함에 따라 DNA를 합성하는 비용이 획기적으로 낮아진 데에 기인한다. 분자생물학의 한 분야로 파생된 합성생물학은 1953년 DNA의 분자구조 규명과 함께 시작되었다. 1970년대에는 대장균에 다른 생물의 DNA를 이식하여 단백질 치료제를 생산하는 유전자재조합 기술이 개발되면서 바이오산업으로 발전했다. 180만 염기 쌍으로 구성된 미생물의 유전체가 1995년에 최초로 밝혀진 이래, 최근에는 한 해에도 수천 종의 미생물 유전체가 밝혀지고 있다. 유전체 정보가 축적되고 DNA 기능들을 표준화된 부품으로 확보하자는 아이디어를 기반으로 표준화된 생물 부품들을 조합하여 더 복잡한 모듈을 개발함으로써 세포 기능을 효과적으로 설계하려는 합성생물학 기술이 시작되었다. 2000년대를 거쳐 최근에는 빅데이터 분석을 통한 DNA의 설계, 자동화된 DNA의 합성, 머신러닝 등을 통한 유전체 기능 분석 및 데이터 시각화를 통한 생체 시스템의 시뮬레이션과 같은 최신 기술에 접목하고 있으며, 이를 토대로 바이오 프로세스의 개발에 드는 시간과 비용을 획기적으로 단축하려는 연구도 활발하게 진행되고 있다. 우리 인간 생활에 합성생물학을 적용할 수 있는 범위는 식품 생산, 신소재 및 제조, 폐기물 처리 및 정수, 생태 복원 및 보건 등 아주 넓다[영국 의회, 2013]. 그리고 합성생물학과 생물다양성 보전의 관계에 대한 문제는 2013년 4월 야생생물보존학회(Wildlife Conservation Society, 2013년)가 주최한 회의에서도 합성생물학은 시장과 인간의 소비 및 생물권 변화를 촉진 하고, 거의 모든 인간 생활과 산업부문에 영향을 미칠 수 있으므로 당연히 생물다양성보존에도 영향을 미치게 될 것이라고 밝히고 있다. 합성생물학의 태생은 생물다양성에서 발현되는 유전자원과 전통지식에서 잉태 되는 것이 아니라 엔지니어링과 디자인이 만나서 새로운 컴퓨터생물 생태계에서 생물과 물질을 만들고 이는 다시 생물다양성 보전에 부족한 부분과 위기 대처 이용이라는 임무를 수행하는 선순환의 구조를 연출하게 됨으로써 합성생물학과 생물다양성 보전의 관계는 밀접하지만 생태계가 다르다. 합성생물학은 생명체의 유전정보를 기반하여 DNA를 해독하고 설계, 재설계하여 새로운 생물학적 시스템을 생산해내는 학문이다. 당사국총회가 채택한 합성생물학의 정의에 따르면 “합성생물학은 유전물질, 생물체, 생물체계에 대한 이해, 설계, 재설계, 제조 그리고/또는 변형을 촉진하고 가속화하는 과학, 기술, 공학을 결합시킨 현대 생물공학의 새로운 기술이자 발전”으로 정의하고 있다(Decision XIII/17). 합성생물학에는 기본적으로 생명체를 구성하는 유전적 기능을 포함한 유전물질을 사용하며 의도에 따라 효율성을 더한 생물학적 시스템 고안이 가능하다. 따라서 생물다양성협약상 “유전의 기능적 단위를 포함하는 식물・동물・미생물 또는 그 밖의 기원의 물질”인 유전물질과 유전자원, 생물자원 등이 합성생물학에 이용될 경우 합성생물학은 생물다양성협약의 적용범위 내 포함되는 것으로 볼 수 있다(환경부, 2016). 다만, 최근 합성 생물학 관련 기술의 급속적인 발전에 따라 개별 사안에 따른 적용범위 검토가 필요하다. 합성생물학은 발전의 시기가 그리 길지 않아 생물다양성에 미칠 영향에 대한 충분한 검토가 이루어지지 않았으며 생물다양성협약의 채택에 있어서도 합성생물학과 관련한 이슈가 직접적인 다루어지지 않았다. 합성생물학은 21세기 들어 급격한 성장세를 보이기 시작한 분야로 합성생물학의 발전이 생물다양성의 보전에 미칠 영향에 대한 논의가 공적인 영 역에서 이루어지기 시작한 것이 그리 오래되지 않은 것이다. 또한 일부 국가들의 경우 합성생물학의 산업화에 성공하며 합성생물학을 국가의 성장동력으로 삼고 있으며 합성생물학을 적극적으로 지원하며 육성에 치중하고 있어 규제적 관점이나 기술력으로부터 발생되는 이익 공유 등과 관련한 논의에 있어 소극적인 태도를 보이는 경우가 생겨나고 있다. 생물다양성협약이 생물다양성의 보전이라는 국제사회 공통의 이익을 보호하는 목적성을 가지고 채택된 국제조약이기는 하나 생명공학, 합성생물학과 같은 기술의 발전은 국가들 간 차이를 보이고 있다는 점 역시 생물다양성협약상 합성생물학과 관련한 논의 전개에 있어 발전적 방향을 제시하지 못하고 있는 요인이 되고 있다. 그러나 합성생물학의 지속적인 발전으로 유전자를 변형하거나 합성한 생명체를 만들어내고, 심지어 간단한 유전자 조합만으로 새로운 생명체의 창조가 가능한 단계에까지 이르게 되면서 이들이 생태계를 교란하고 생물다양성에 부정적 영향을 미칠 수 있다는 생물안정성 문제가 제기되고 있다. 생물다양성협약 당사국총회 역시 이와 관련한 논의를 시작하기는 하였으나 아직 논의의 시기가 길지 않아 합성생물학과 관련한 논의는 본격적으로 이루어지지 않고 있다. 그럼에도 불구하고 합성생물학이 생물다양성에 미칠 부정적 또는 잠재적 영향에 대한 우려와 대응방안 마련을 위한 지속적인 논의가 필요하다. 더욱이 합성생물학이 공적인 분야에서 국가의 경제적, 과학적, 기술적, 사회적 발전에 기여할 것이라는 기대에도 불구하고 합성생물학이 공적인 영역뿐만 아닌 사적인 영역에서조차 쉽게 접근 가능한 길이 열리면서 개별 사안에 대한 규제의 필요성 역시 제기되고 있다. 특히 합성생물학 기술의 이용에 있어 의도・목적 등에 따라 생물안정성, 더 나아가 생물안보에 미칠 영향에 대한 우려가 지속적으로 제기되고 있는 상황에서 합성생물학이 생물다양성에 미칠 부정적 또는 잠재적 영향에 대한 규제적 논의는 지속되어야 한다. 바이오안전성이란 생명공학기술이 환경 또는 인체에 미치는 잠재적 위해성을 최소화하기 위한 법률, 정책, 절차 등의 모든 제도 및 수단을 포괄하는 개념을 말합니다. 이 개념은 바이오안전성 의정서 제1조에서 정의되고 있으며, 군사적 생화학무기로부터의 방어를 뜻하는 biosecurity와는 구분되어야 합니다. 생명공학기술biotechnology은 생물다양성협약 제3조 (h)호에서 정의되고 있는데, 이에 따르면 현대 생명공학기술은 전통적인 교배 및 선발에서 사용되는 기술이 아닌, 자연상태의 생리적 증식이나 재조합의 장벽을 넘어서는 유전자재조합 기술, 핵산을 세포 도는 세포내 소기관으로 직접 주입하는 기술을 포함한 시험관 내 핵산기술 또는 분류학에 의한 과의 범위를 넘는 세포융합기술 중 하나가 적용된 기술을 일컫습니다.