바이오테크
CRISPR 인간 건강을 넘어: 유전자 편집을 위한 새로운 투자 프런티어
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CRISPR 인간 건강을 넘어
CRISPR(크리스퍼) 유전자 편집은 인간의 건강을 위해 다양한 가능성을 제공합니다. 앞서 다음 기사에서 이 주제를 다뤘습니다.
주요 유전자 편집 기업 비교:
주요 게놈 도구 제조업체 비교:
Illumina vs Pacific Bioscience: 차세대 게놈 시퀀싱 회사를 선택하기
하지만 유전자 편집이 인간에만 국한되어야 할 기술적 이유는 없습니다. CRISPR는 이미 합성생물학과 같은 새로운 분야에 활용되고 있으며, 조류 바이오연료에도 고려되고 있습니다. 그럼에도 불구하고 인간 의학을 넘어선 가장 큰 시장은 이제 막 시작 단계에 있습니다: 농업 및 식품 생산을 위한 유전자 편집.
유전학과 농업
농업에서의 유전적 변형은 많은 사람에게 유전자변형생물체(GMO)를 떠올리게 합니다. 수용도와 규제는 지역마다 다릅니다. 2023년 EU에는 엄격한 승인 요건과 국가별 재배 제한이 있었지만 모든 GMO를 일괄 금지한 것은 아니었습니다. 승인된 일부 제품은 식품이나 사료로 수입할 수 있었습니다.
유전학과 농업의 관계는 이보다 훨씬 넓습니다. 초기 농업부터 야생 식물과 동물의 유용한 특성을 선택하여 재배 작물과 가축을 길러 왔습니다.
첫 번째 방법은 원하는 형질을 선택하는 육종이었습니다. 농부들은 특정 DNA 변화를 직접 만들 수 없었지만 자연적으로 생긴 유용한 변이를 보존하고 확산할 수 있었습니다. 여러 품종과 계통을 교배하여 더 강하고 생산성이 높거나 건강한 작물과 가축을 선택했습니다.
1920년대부터 돌연변이 육종이 개발되었습니다. 방사선이나 돌연변이 유발 화학물질로 추가적인 무작위 DNA 변화를 만든 뒤 원하는 형질을 선택하는 방식입니다. 이 방법으로 많은 품종이 만들어졌지만 오늘날 식품의 대부분을 차지한다고 입증된 것은 아닙니다. 법적 분류는 지역마다 다릅니다. EU에서는 오랜 안전성 이력이 있는 일부 전통적 돌연변이 유발 기법이 GMO 지침의 의무에서 면제됩니다.
1980년대에는 외래 유전자를 식물이나 때로는 동물에 넣는 형질전환 기술이 등장했습니다. 많은 사람이 GMO라고 생각하는 기술입니다. 무작위 돌연변이보다 목표가 분명했지만, 삽입 유전자의 위치 등 모든 세부 사항을 통제할 수 있는 것은 아니었습니다.
2000년대에 첫 번째 개념 증명이 이루어지면서 우리는 현재 게놈 편집 단계에 진입했으며, 이는 작물 개선의 최종 프런티어가 될 가능성이 있습니다.
식물 및 동물 유전자 편집
GMO 식물은 유전적 변형의 잘 알려진 응용 중 하나일 뿐입니다. 의학에서는 혈액 응고를 억제하는 단백질인 항트롬빈을 유전자변형 염소의 젖에서, 인슐린을 변형된 박테리아에서 생산합니다. 암이나 다발성 경화증 등의 치료용 단백질을 닭의 달걀에서 생산하는 방법도 연구되었습니다.
일부 국가는 특정 게놈 편집 기법과 외래 유전자를 넣는 형질전환 기술을 다르게 다룹니다. 식물 자체의 DNA만 바꾼 경우 반드시 형질전환 식물인 것은 아니며, 다른 종의 DNA를 넣으면 형질전환 식물이 될 수 있습니다. 이 생물학적 구분이 법적 GMO 지위를 자동으로 결정하지는 않습니다. 2023년 EU에서는 새로운 돌연변이 유발 기법으로 만든 식물이 외래 DNA를 추가하지 않았더라도 원칙적으로 GMO 규제 대상이었습니다.
일부 게놈 변화에 대한 간소한 규제는 사업 기회를 만들 수 있었지만 조건은 국가와 제품에 따라 달랐습니다. 2023년 유전자 편집 식물과 동물이 EU 시장에 자동으로 진입할 수 있었던 것은 아니므로 향후 규정 변경이 중요할 수 있었습니다.
현장에서 CRISPR 유전자 편집의 잠재력은 막대합니다. 가능한 적용 사례가 너무 많아 나열만 해도 많은 공간을 차지합니다:
동물
- 취약성 감소: 연어, 돼지, 소, 닭 등에서의 질병.
- 생산성 향상: 근육량 증가, 빠른 성장, 낮은 폐사율. 원문은 양식 연어의 폐사율 40%를 예로 들지만, 수치는 종과 양식 시스템, 사육 조건에 따라 달라집니다.
식물
- 환경 조건에 대한 저항성 증가: 염분, 가뭄, 극심한 고온, 홍수, 바람, 추위 및 서리.
- 생산성 향상: 광합성 개선, 곡물 및 과일 성숙 가속, 바이오연료 및 퇴비용 바이오매스 증가 등.
- 해충 및 질병에 대한 저항성: 박테리아, 바이러스, 곰팡이, 곤충.
- 상업적 특성 개선: 버섯과 과일의 갈변 방지, 보관 가능 기간 및 영양 가치 향상, 씨 없는 과일, 색상·외관·맛 변경 등.
농업의 새로운 활용
- 식물이나 동물을 “바이오공장”으로 활용할 수 있는 분야:
- 인간 의학: 항체, 의료 치료 등…
- 인체 이식에 적합한 동물 장기 개발 연구.
- 바이오연료.
- 향신료, 향, 색소.
- 비알레르기성 품종.
농업 분야 CRISPR 유전자 편집의 가능성과 과제에 대해 더 깊이 탐구하려면 Innovative Genomics Institute의 이 페이지를 참고하십시오.
농업에 CRISPR을 활용하는 기업들
많은 기업이 농업에 CRISPR을 활용하며, 일부는 시장 출시를 앞두고 규제 승인을 기다리는 제품을 보유하고 있었습니다.
기사에서 인용한 Nature의 보도는 미국에서 특정 게놈 편집 식물의 규제 부담이 크게 줄었으며 브라질·아르헨티나·호주도 비슷한 접근을 취했다고 설명했습니다. 이는 모든 유전자 편집에 대한 일괄 면제를 뜻하지 않습니다. 특정 식물은 당시 USDA 규정에서 면제될 수 있었지만 식품 안전이나 농약 등에 관한 다른 요건은 계속 적용되었습니다. 식물에 관한 규정이 가축까지 자동으로 포함하는 것은 아니었습니다. EU는 2023년 다른 접근을 취했습니다.
1. AquaBounty
AquaBounty는 표적 게놈 편집 기업은 아니었지만 약 30년 동안 형질전환 연어를 개발해 왔습니다.
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AquAdvantage 연어는 2015년 FDA 승인을 받았으므로 이 역사적 산업 개요에서 다룰 만한 사례였습니다. 기술은 게놈 편집보다 오래된 형질전환 방법에 기반합니다. FDA는 평가한 생산 조건에서 이 연어가 일반 양식 대서양연어만큼 안전하고 영양가가 있다고 판단했으며 더 빠른 성장도 확인했습니다.
2. Bayer
Monsanto를 인수한 Bayer는 세계의 주요 생명공학·종자 기업 중 하나입니다. GMO 종자의 중요한 공급업체이며 옥수수, 대두, 밀 등의 CRISPR 응용 기술도 개발합니다.
이러한 노력의 일부는 대형 합성생물학 기업 Ginkgo Bioworks(DNA)와의 협력을 통해 이루어집니다. 양사는 미생물의 유전자 편집으로 화학 비료의 생물학적 대안을 개발하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
3. Ginkgo Bioworks
Ginkgo는 변형된 미생물을 활용하는 기술을 개발합니다. 예를 들어 Cronos와의 협력에서는 특별히 개발한 효모 균주를 발효하여 카나비노이드를 생산하며, 이는 대마 식물에서 해당 물질을 추출하는 방식의 대안입니다.
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대마, 담배, 커피에서 얻는 물질의 생산은 시간이 지나면서 단순한 식물 재배보다 생명공학 공정에 더 많이 의존할 수 있습니다. Ginkgo는 동물과 작물의 건강을 위한 솔루션도 개발합니다.
4. Corteva Agriscience
당시 시장에서 약 410억 달러로 평가되던 Corteva는 CRISPR 기술로 새로운 작물 형질을 개발하고 있었습니다.
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Corteva는 광범위한 국제 연구기관 네트워크와 협력합니다. 또한 라이선스 계약을 통해 프랑스 종자 생산업체 Vilmorin & Cie가 Corteva와 Broad Institute의 CRISPR 특허를 이용할 수 있게 했습니다.
5. Benson Hill
CRISPR 혁신은 흔히 의료 생명공학 기업이나 공공 연구기관과 연결되지만 농업 기업도 기초연구에 기여합니다. Benson Hill은 Helmholtz 연구진 및 Utah State University와 Cas12a2를 연구했습니다. 이 효소는 RNA를 인식한 뒤 DNA를 분해할 수 있어 기존 표적 유전자 편집을 넘어서는 가능성을 보여줍니다. “CRISPR 3.0”은 보편적으로 정립된 과학적 세대 구분은 아닙니다.
당시 설명에서 Benson Hill은 대두에 집중하면서 완두와 양식업용 영양 분야에서도 활동했습니다. 2023년 계획은 2025년에 조정 EBITDA와 잉여현금흐름을 모두 플러스로 전환하는 것이었습니다. 이는 이미 달성한 실적이 아니라 전망이었습니다.
6. Calyxt와 Cibus
설명된 식물 세포 기술은 Calyxt가 개발한 것입니다. Plant Cell Matrix와 BioFactory는 변형된 식물 세포를 이용하여 바이오리액터에서 물질을 생산했습니다. Calyxt는 2023년 1월 Cibus와의 합병을 발표했고 합병은 5월에 완료되었습니다. Cibus는 주로 작물 형질 개발과 라이선스 사업에 집중했으므로 바이오리액터 연구는 Calyxt의 작업으로 구분해야 합니다.
CBUS 가격 차트
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Calyxt는 이 시스템으로 화장품, 식품, 의약 분야에 쓰이는 분자를 생산하는 방법을 연구했습니다. 세포 배양은 식물 조직의 특성을 활용하며, 다양한 화합물의 생산과 비용 절감을 목표로 했습니다.
7. ToolGen (199800.KQ)
이 기업은 CRISPR-Cas9 플랫폼을 인간 건강, 동식물 형질 개선, 동물·식물 세포주의 고부가가치 화합물 생산에 활용합니다. 농업 연구 파이프라인에는 더 건강한 지방산 조성의 대두, 제초제 저항성, 가뭄 내성, 해충 저항성 등이 포함됩니다.
8. 비상장 기업
CRISPR를 활용해 농업을 개선하는 모든 기업이 상장된 것은 아닙니다. 비상장 기업, 스타트업 및 앞서 언급한 기업들의 잠재적 경쟁자 중에서는 Pairwise, Hudson River Biotechnology, PlantEdit, Inari 등을 강조할 수 있습니다.
