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탐방 - 국내 최초 유일한 배양육 연구개발하는 MBG연구소
[0호] 2018년 01월 24일 (수) 김민경 ming2ya2@naver.com

 

■탐방 - 국내 최초 유일한 배양육 연구개발하는 MBG연구소

  • 소의 근육위성세포 이용한 배양육 개발 연구
  • 소의 태반에서 중간엽 줄기세포 추출 배양연구
  • 최종적으로 영양분이 풍부한 배양육 생산목표

MBG 연구소(소장 김창현)는 국민건강과 안전한 먹거리라는 큰 목표를 가지고 2016년 5월에 개소하였다. MBG 연구소에서는 임신 상태의 송아지 뒷다리 근육에서 위성세포를 추출하여 증식 및 분화를 유도하는 실험을 하고 있으며, 더불어 소의 태반에서 중간엽 줄기세포를 추출해 배양하는 연구도 진행하고 있다. MBG 연구소를 탐방해 본다.

   

강계원 자문교수(KAIST 명예교슈)

연구소 현황

태반은 제대혈에 비해 약 100배 더 많은 양의 중간엽 줄기세포를 추출할 수 있고 출산 후 폐기되는 조직이기 때문에 어미 소와 송아지에게 미치는 영향이 없어 회수가 쉽다는 장점이 있다. 이 중간엽 줄기세포는 뼈, 지방, 신경, 근육세포 등 여러 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있다. 배아줄기세포도 중요한 영양 공급원이기 때문에 체외수정 실험을 계획하고 있다.

배아줄기세포 전분화는 줄기세포로 수정 4~5일 후 나타나는 배반포 안쪽에 위치한 내세포괴에서 유리하며 다양한 다른 조직세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포이다. 태반 유래 줄기세포와 배아줄기세포는 여러 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진만큼 풍부한 영양분을 가지고 있다. 따라서 이 세포들을 근육위성세포와 함께 배양하면 근육위성세포에 영양분을 충분히 공급해줄 수 있는 역할을 하게 되며 최종적으로 영양분이 풍부한 배양육을 생산할 수 있을 것으로 예상된다.

연구에 필요한 근육, 태반 등 조직들은 현재 도축장에서 공급받고 있는 실정이지만, 최근 MBG 연구소는 송아지 입양 등으로 안정적인 연구를 진행할 수 있게 되었다.

중장기 연구계획

MBG 연구소는 근육위성세포의 배양 시스템 확립 후 본격적인 소 근육위성세포를 이용한 배양육 개발 연구를 진행하고 있다. 배양육 개발 연구는 크게 5단계로 나눌 수 있다.

1단계는 송아지 근육, 태반에서 세포 추출

2단계는 추출된 세포의 증식 및 분화 유도 (다양한 세포주 배양을 통한 배양 기술 습득 및 세포특성 파악, 세포주 확립 가능성 확인)

3단계는 분화 세포를 위한 지지대 개발 및 각 단계별 배지 성분 분석

4단계는 대량 생산을 통한 세포 확보, 경제적인 맞춤 배지 개발

5단계는 목축 고기와 배양육 혼합 고기를 통한 수요량 조율

현재 MBG 연구소는 첫번째 단계 (조직에서 세포 추출)와 두번째 단계 (세포 배양) 연구를 진행, 완료하였으며 앞으로 근육위성세포의 분화세포가 부착되어 자랄 수 있는 지지대를 개발할 예정이다. 또한 현재 배양하고 있는 세포들의 배지 성분을 분석하여 경제적이고 효율적인 MBG 자체 배지를 개발할 예정이다. 마지막으로 이렇게 배양한 근육위성세포, 중간엽 줄기세포, 배아줄기세포를 대량 생산 후, 공 배양하여 배양육을 얻는 것을 목표로 하고 있다.

■인터뷰 - 김창현 연구소장

“맛도 좋고 몸에도 좋은 미래 먹거리인 배양육을 개발하는 것이 목표”

전무후무한 한우 배양육 개발 위해 송아지 근육 세포, 태반 줄기세포 연구

배아줄기세포 대량 생산 공 배양시킨 후 배양육 개발하는 것을 목표

- MBG연구소의 특성은 무엇입니까.

MBG 연구소는 미래 먹거리인 배양육 개발을 위해 연구하고 있습니다. ‘배양육’은 유전자 조작없이 세포공학기술을 이용하여, 실험실에서 배양을 통해 얻는 고기를 뜻합니다

2050년에는 전세계 인구가 90억명으로 증가될 전망이며, 늘어난 인구에 의해 고기 수요가 현재 수요 대비 약 43% 증가될 것으로 예측됩니다. 목축을 통한 고기 공급으로는 수요를 맞추는데 한계가 있기 때문에, 대안책은 1930년대부터 대두되었습니다. 배양육은 지구 온실가스 96% 감소 효과가 있으며, 소의 식수와 먹이로 사용되는 물과 풀, 토지의 98%를 절약할 수 있습니다.

이러한 장점을 가진 배양육은 이미 미국이나 네덜란드에서는 어느 정도 개발이 진행되고 있습니다. 네덜란드의 경우, 2014년에 이미 배양육 소고기 버거를 세상에 선보였습니다.

하지만 아직까지 한국에서는 배양육 연구가 우리 MBG를 제외하고는 진행되고 있지 않은 실정입니다. MBG 연구소에서는 전무후무한 한우 배양육 개발을 위해 송아지 근육 세포, 태반 줄기세포를 연구하고 있다. 또한 배아줄기세포 획득과 배양 연구도 진행하고 있으며, 향후 근육위성세포와 공 배양시켜 배양육을 얻는 것을 최종 목표로 하고 있다.

- 그 동안 연구추진 현황과 개발성과는 어느 정도인가요.

연구에 사용될 세포들의 증식과 분화에 최적화된 배양 조건을 찾는 실험을 가장 먼저 진행하여 세포 배양 시스템을 확립한 후, 본격적인 송아지 근육세포를 이용한 배양육 개발 연구를 진행하고 있습니다. 도축장에서 버려지는 임신상태의 송아지 뒷다리에서 근육만을 분리하여, 위성세포만을 분리하는 실험을 진행하였습니다.

근육위성세포의 분화 가능성을 확인하기 위하여 배지에서 배양해 본 결과 시간이 지남에 따라 근관이 형성되는 것을 확인할 수 있었으며, 나아가 근관의 굵기가 굵어지고 길어지는 것을 확인할 수 있었습니다. 이 근관은 배양육에 있어서 뼈대의 역할을 하게 됩니다.

태반에서 추출한 줄기세포의 경우 지속적으로 여러 세대에 걸쳐 증식하는 것을 확인하였으며, 향후 근육위성세포와 함께 배양시켜 증식 능력을 유지하면서, 근육위성세포에 영양분을 공급해 줄 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다.

- 연구추진의 계획을 말씀해 주세요.

MBG 연구소는 근육위성세포의 배양 시스템 확립 후 본격적인 소 근육위성세포를 이용한 배양육 개발 연구를 진행하고 있습니다. 배양육 개발 연구는 크게 5단계로 나눌 수 있다. 1단계로 송아지 근육, 태반에서 세포 추출, 2단계는 추출된 세포의 증식 및 분화 유도 (다양한 세포주 배양을 통한 배양 기술 습득 및 세포 특성 파악, 세포주 확립 가능성 확인), 3단계는 분화 세포를 위한 지지대 개발 및 각 단계별 배지 성분 분석, 4단계는 대량 생산을 통한 세포 확보, 경제적인 맞춤 배지 개발, 그라고 5단계는 목축 고기와 배양육 혼합 고기를 통한 수요량 조율 등으로 5단계 나눠 연구개발을 하고 있습니다.

현재 MBG 연구소는 첫 번째 단계 (조직에서 세포 추출)와 두 번째 단계 (세포 배양) 연구를 진행, 완료하였으며 앞으로 분화된 근육위성세포를 위한 지지대를 개발할 예정입니다. 또한 현재 배양하고 있는 세포들의 배지 성분 분석을 진행할 예정이며 경제적이고 효율적인 세포 맞춤 MBG 자체 배지를 개발할 예정입니다. 마지막으로 이렇게 배양한 근육위성세포, 중간엽 줄기세포, 배아줄기세포를 대량 생산하여 공 배양시킨 후 배양육을 개발하는 것을 목표로 연구를 진행하고 있습니다.

- 향후 연구소의 비전을 말씀해 주세요.

MBG 연구소는 미래 먹거리인 배양육 개발을 목표로 하여 연구하고 있습니다. 앞서 말한 바와 같이 2050년에는 고기 수요가 현재 수요 대비 약 43% 증가될 것이라 예측됩니다. 이러한 점으로 보아 미래에는 고기 수요에 비해 공급이 턱없이 부족하다고 할 수 있습니다.

따라서 배양육 개발을 통해 이러한 문제점들을 해결하고 더불어 맛도 좋고 몸에도 좋은 고기를 만들어 먹는 것을 목표로 하고 있습니다. 우리나라에서는 낙농업으로 식용 육류를 공급하고 있지만 배양육 개발을 통해 언젠가 배양육을 먹을 날이 올 것입니다.

또한 MBG 연구소는 세포배양 배지의 원천 기술을 확보하려고 합니다. 궁극적으로 우리 연구 성과가 새로운 미래 에너지원의 확보와 국위선양으로 이어질 수 있기를 바랍니다.

■인터뷰 - 배양육의 국내 최고 권위자 강계원 MBG연구소 자문교수

(KAIST명예교수)

'배양육(Cul tured Meat)' 빌 게이츠 등 IT 기업 대표들 앞다퉈 수 백억 원씩 투자

2050년이 되면 전 세계 인구는 90억 명에 이르고, 인류의 육류 소비량 역시 465백만 톤에 달할 것으로 추정된다. 이에 국제연합 식량농업기구(FAO)는 증가하는 육류 수요를 맞추기 위해 매년 2억 톤의 추가 생산이 필요함을 발표한 바 있다. 이러한 미래의 육류 부족 문제를 해결하기 위한 방안으로 최근 ‘배양육(Cul tured Meat)’이 주목 받고 있다. ‘배양육’이란 가축을 사육하는 과정을 거치지 않고, 연구실에서 세포증식을 통해 얻게 되는 식용고기를 의미한다. 이렇게 배양육을 통해 얻어진 식용고기는 인류의 식량 부족뿐 만 아니라 축산업이 낳는 각종 환경오염 문제도 해결해 줄 것으로 기대된다. 에너지 소비 측면에서 기존 사육 고기의 55% 정도면 똑 같은 크기의 배양육을 얻을 수 있다. 특히 온실가스 배출량 은 4%, 토지 사용량은 1% 수준까지 획기적으로 낮출 수 있다. 이러한 강점 때문에 상당수의 전문가들은 동물세포배양은 10년내 대중화될 것이라 예상한다. 국내 유일하게 배양육을 연구개발하고 있는 MBG그룹 연구소에 배양육 관한 국내 최고 권위자인 강계원 자문교수가 근무하고 있다. 강 교수는 현재 KAIST 명예교수로 있다. 강계원 교수를 만나 배양육의 연구개발 현황과 향후 전망을 들어 본다.

- 배양육이란 무엇입니까.

배양육은 실험실에서 동물세포를 배양해서 만들어낸 고기를 말하며, cultured meat, in vitro meat, 또는 lab-grown meat 등 다양하게 불리워 왔습니다. 이론적으로는 지구상에 있는 모든 동물의 고기는 새끼로부터 키우지 않아도 그 동물이 가지고 있는 줄기세포를 배양해서 고기를 만들 수 있는 것을 말합니다.

- 배양육을 개발하는 목적은 무엇인지요.

생물은 세포가 기본 단위로 세포가 모여서 조직과 기관 그리고 하나의 개체로 완성되고 그 개체를 완성하기 위해 다른 개체의 세포를 주로 먹고 삽니다. 그래서 우리는 오랫동안 수렵과 가축을 길러서 우리의 먹거리로 이용해 왔습니다. 그러나 인구의 증가와 생활양식의 향상으로 육류의 소비는 늘어나고 있습니다.

세계농업기구(FAO)에 따르면, 전 세계 경작지 가운데 70%는 옥수수·콩 등 사료용 작물을 기르는 데 쓰인다고 합니다. 육류 1칼로리(㎈)를 생산하기 위해서는 곡물 28㎈가 필요하며, 1g의 소고기를 얻는데 50g의 목초가 들어갑니다.

중산층이 늘어나면서 사료용 작물 수요도 급증하고 있습니다. 세계 최대 돼지고기 소비 국가가 된 중국은 브라질 콩 산업의 최대 물주다. 경제 발전과 인구 증가를 감안했을 때 공장식 집약적인 축산업은 계속 증가할 것이며 현재의 생산과 공급체제로는 육류 소비 형태가 계속 유지될 수 없다는 관측이 제기됩니다. 그리고 광우병과 조류독감, 구제역과 같은 가축의 질병, 환경오염으로 인한 식품 안전 문제가 대두되는 이유입니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근의 연구는 환경 친화적이고 깨끗한 먹거리 (clean foods), 안전한 먹거리와 동물복지를 고려한 연구진과 기업이 잇따라 등장하고 있습니다.

배양육에 대한 아이디어는 오래 전에 이미 기술된 바 있지만, 1960연대 세포배양기술의 발전과 80년대의 줄기세포 기술은 네덜란드 벤처기업인 모사미트(Mosa Meat)가 소 줄기세포를 활용해 소고기를 배양하는 방식의 실험실에서 고기 제조 기술을 개발해 선보이면서 빠르게 진전되고 있습니다.

모사미트는 2000년대 초 네덜란드 (Maastricht) 마스트리히트대학에서 시작된 배양고기 기술 개발에서부터 시작되었습니다. 연구 책임자인 마크 포스트(Mark Post) 교수는 2009년 자금 조달 문제로 연구를 잠시 접었다가 2011년 구글 공동 창업자, 세르게이 브린의 도움을 받아 기술 개발을 재개했습니다. 2013년 배양소고기를 만들기 영국 BBC 방송에 출현해 시식한바 있습니다. 이때만 해도 햄버거 패티 한 개를 만드는데 드는 비용은 25만 유로로 계산했지만, 지금은 8~12유로 정도로 만들 수 있다고 한다고 합니다. 포스트 교수는 지금부터 5년 후면 배양 고기가 슈퍼에서 볼 수 있을 것으로 내다 보고 있습니다.

- 세계적으로 배양육 개발현황과 기대효과에 대해 말씀해 주시지요.

최근 언론에 따르면 배양육 개발을 시도하는 회사는 세계적으로 20~30개 정도로 추정되며, 네덜란드, 미국, 영국, 이스라엘, 일본, 중국 등 여러 나라에서는 많은 진전을 보이고 있습니다.

특히 Bill Gates와 Richard Branson회장이 Memphis와 Impossible Meat회사에 ‘Lab-grown meat’의 이름으로 연구개발을 지원하고 있고, 중국에서는 이스라엘과 한화 3000억원의 배양육 수입 계약을 체결한 단계입니다. 특히 미국 San Francisco에는 Memphis 이외에 Finless Food, Hampton Creek foods에서도 배양육 개발하고 있으며 이들 회사에서는 닭고기, 생선, 칠면조, 소고기 개발을 추진하고 있습니다.

미국의 'Beyond Meat', 'Impossible Meat'회사에서도 개발기금을 확보하는데 성공하고 있으며 Memphis는 닭고기를, Finless Food 에서는 생선을 선보이고 2021년경에는 슈퍼에서 이러한 고기를 볼 수 있을 것으로 추정하고 있습니다.

- 우리나라 배양육의 기술수준은 어느 정도인가요.

MBG그룹이 국내에서 유일한 연구 그룹이라고 판단하고 있습니다.

- MBG 그룹의 배양육 개발동기와 현재 연구는 어느 정도 진행되고 있는지요.

국내에서 배양육의 시도는 KAIST에 입주해 있던 바이오벤처 기업 MBG 회사에서 2015년에 회사의 장기적인 발전 계획의 일환으로 한우고기를 배양육으로 개발하는 실험을 계획하고, KAIST 생명과학과 연구진의 도움을 받아 교내 에너지 환경연구센터에 동물세포배양실험실을 조성하고 배양육개발을 위한 연구를 처음 시작하였습니다.

현재는 한우의 근육줄기세포를 실험실에서 분리 배양해, 복제와 증식을 거쳐 분화를 통해 실제 근육과 유사한 근육섬유조직의 생산이 가능하고 이를 수확해 고기를 만들 증식과 분화에 대한 연구도 같이 진행되고 있습니다. 다만 지금은 비싼 배지를 쓰고 있어서 보다 저렴하고 경제적인 배지개발이 필수임으로 우리의 배양육에 맞는 배지 개발을 진행하고 있습니다.

- MBG 그룹의 배양육 개발 계획과 향후 기대 효과는

향후 배양육은 기존 고기시장의 10-20%를 대체할 뿐만 아니라, 지금까지 존재하지 않았던 새로운 고기수요를 창출할 수도 있다고 판단하고 있습니다.

- 배양육 개발로 MBG 그룹의 위상은 어떻게 전망하시는지요.

배양육은 단순히 먹거리일 뿐만 아니라 전 세계 기아문제를 해결할 실마리라고 볼 수 있습니다. 장기적으로 MBG의 배양육은 가난한 제3세계 국가의 아이들도 건강하고 깨끗한 고기를 먹게 하는데 일조할 수 있고, 이로 인해서 MBG 그룹은 ‘나눔이 있는 사회적 공헌기업’이라는 타이틀에 걸맞는 위상을 가지게 될 것으로 전망됩니다.

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