PHWR 주간 건강과 질병
PUBLIC HEALTH WEEKLY REPORT
질병관리청 (Korea Disease Control and Prevention Agency)

1972년 개발된 재조합 DNA 기술은 유전자변형생물체(living modified organism, LMO)의 제작을 가능하게 하였다. 이후 DNA 염기서열 분석, DNA 합성, 유전자 편집 등 다양한 분자생물학 기술의 급속한 발전을 기반으로 유전자 재조합의 고도화, 비용감소, 가속화가 가능해지면서 2000년대 초반 합성생물학(synthetic biology)이라는 용어가 등장하였다. 합성생물학은 유전자 발현에 필요한 DNA 구성 요소의 부품화와 재설계를 통해 세포(동물, 식물, 미생물) 또는 무세포 환경에서 작동하는 새로운 유전자 발현 회로를 제작하는 기술 분야이다[1]. 따라서 이 기술은 생물체를 이용한 다양한 단백질과 화학물질의 생산, 세포 치료제 및 진단 시스템 개발 등에 활용되어 산업, 의약학, 식품, 환경, 에너지, 농업 등 인간 활동 대부분의 영역으로 그 활용 분야가 확대되고 있다.

DBTL (설계[Design]-제작[Build]-시험[Test]-분석[Learn]) 순환을 설계의 기본 원리로 사용하는 합성생물학은 자동화 시스템인 바이오파운드리(biofoundry)의 도입을 통해 시간과 비용의 획기적인 감소와 개발 효율 향상이 기대되고 있다[2]. 미국, 영국, 중국 등 세계 각국은 국가 경쟁력 핵심 분야 중 하나로 합성생물학을 선정하고 정부 주도로 합성생물학의 전략적 육성을 위한 공격적인 정책과 투자를 펼치고 있다. 또한 민간의 투자도 확대되어 수많은 합성생물학 스타트업이 생겨나고 있으며, 지속 가능한 친환경 성장에 대한 전 세계적 요구와 더불어 합성생물학 시장의 급속한 성장이 예측된다. 2022년 보스턴컨설팅그룹의 보고서에서는 앞으로 약 10년 후에는 합성생물학이 각종 제조업에서 광범위하게 사용되어 전 세계 생산량의 3분의 1 이상(USD 30조 가치)을 차지할 것으로 전망하였다[3]. 이와 더불어 합성생물학 관련 LMO의 개발과 안전한 적용을 위한 새로운 제도 및 법률의 필요성에 대한 논의가 함께 진행 중이다[4-6].

현재 LMO 관련 법규는 생물다양성협약(Convention on Biological Diversity, CBD)의 부속 의정서로 2000년 1월에 채택된 「바이오안전성에 관한 카르타헤나의정서(Cartagena Protocol on Biosafety)」를 기반으로 한다. 이 의정서는 LMO의 국가 간 이동, 취급 및 사용에 있어서 위해 가능성을 사전에 방지하고자 하는 국제 협약이다. 우리나라는 동 협약의 이행을 위하여 유전자변형생물체법(LMO법)의 제정(2001년 3월)과 의정서 당사국 가입(2007년 10월)을 거쳐 2008년 1월부터 바이오안전성의정서 및 LMO법을 시행하고 있다. 2023년 5월 기준 173개국이 의정서 당사국으로 가입되어 있으며 미국, 러시아, 호주, 캐나다, 아르헨티나, 싱가포르 등은 주요 비당사국이다.

카르타헤나의정서에서는 LMO를 ‘현대생명공학기술’을 이용하여 만들어진 ‘새로운 조합의 유전물질’을 포함하고 있는 모든 생물체로 규정하고 있다. ‘현대 생명공학기술’에는 (1) DNA 재조합 기술, 핵산을 세포 또는 세포 내 소기관으로 직접 주입하는 기술을 포함한 시험관내 핵산기술, 또는 세포 또는 세포 내 소기관으로 직접 주입하는 기술, (2) 분류학에 의한 과의 범위를 넘는 세포융합으로서, 자연상태의 생리적, 생식적, 또는 재조합 장벽들을 넘어서고, 전통적인 교배나 선발에서 사용되지 않는 기술을 포함하고 있다[7].

합성생물학 적용 산물이 카르타헤나의정서의 ‘LMO’에 해당하는지와 해당 합성생물학이 ‘현대 생명공학기술’의 범주에 포함되는지에 대한 논의가 진행 중이다. CBD에서는 2008년 제9차 당사국총회(9th Conference of the Parties, COP9)에서 합성생물학 관련 내용이 공식적으로 제기되었고, 2010년 COP10부터 합성생물학에 대한 특별기술자문그룹(Ad Hoc Technical Expert Group, AHTEG)을 구성하고, 온라인포럼 등을 통해 각국의 경험과 관련 정보를 취합하고 있다. CBD의 합성생물학 관련 논의에서 가장 큰 주제는 유전자 드라이브(gene drive)와 디지털서열정보(digital sequence information)에 관한 것이며, 이외에도 위해성 평가 방법 및 절차, 연구개발 모니터링을 포함하고 있다. 더불어 바이오 안보, 생명윤리, 사회적 수용성, 정보공유 방식 등 사회적 요인도 논의의 대상이다. CBD 논의 중에는 합성생물학이 새롭게 떠오르는 이슈(new and emerging issue) 기준에 부합하는지가 포함되어있다. 현재까지 논의한 결과로 합성생물학의 실무적 정의(operational definition)를 ‘유전물질, 생물체 그리고 생물체계에 대한 이해, 설계, 재설계, 제조 그리고/또는 변형을 용이하게 하고 가속화하기 위한 과학, 기술 그리고 공학을 결합하는 현대생명공학기술의 추가적 개발이면서 새로운 차원’으로 현대 생명과학 기술 전반에 해당하는 포괄적인 의미로 제시하고 있다.

2016년 COP13에서 “합성생물학 기술을 적용해 이미 개발되었거나 현재 연구개발 중인 대부분의 생물체가 카르타헤나의정서의 ‘유전자변형생물체’ 정의에 해당된다”는 AHTEG의 결론을 제시하였다. 이러한 결론에도 합성생물학의 고유한 특성과 잠재적 위험으로 인해 이를 대상으로 하는 신규 또는 개선된 규제 체제가 필요할 수 있다는 주장도 있어 지속적인 논의와 논쟁의 대상이 되고 있다. 그렇지만 현재까지의 합성생물학 기술을 통해 만들어진 LMO는 현재의 LMO법 규제의 적용대상으로 보아도 무방하다고 생각하는 것이 주된 견해이다[7].

LMO법의 제정 이후 합성생물학의 발달을 비롯하여 LMO 연구 방법 및 대상, LMO 연구의 빈도, 안정성 확보 방안 등에 있어 급격한 발전이 이루어졌으나, 관련 법규는 기술의 발전 속도와 연구개발 현실을 반영하지 못해 연구 활성화에 걸림돌로 작용하고 있다. 산업적 적용뿐 아니라 순수 연구를 목적으로 한 LMO 개발∙실험 연구가 활발히 진행되고 있는 현재 상황에서, 연구자의 의견을 반영한 LMO 개발∙실험 승인 법규의 개선 요구가 증가하고 있다.

우리나라는 LMO법에서 LMO 개발∙실험을 그 위해성의 정도에 따라 면제, 기관신고, 기관승인, 국가승인실험으로 분류하고 있다(그림 1) [8]. 국가승인실험은 기관생물안전위원회(Institutional Biosafety Committee, IBC)의 승인을 거친 후 질병관리청장의 사전승인을 얻어야 하는 실험으로 네 가지 경우에 해당한다(표 1).

Figure 1. 현행 생물안전 심의 절차
Reused from 질병관리청. 기관생물안전위원회 구성∙운영 안내서. 질병관리청; 2021 [8].

표 1국내 LMO 개발ㆍ실험 국가승인 대상

국가승인실험대상		비고
1	종명까지 명시되어 있지 아니하고 인체병원성 여부가 밝혀지지 아니한 미생물을 이용하는 경우
2	척추동물에 대하여 몸무게 1 kg당 50% 치사독소량이 100 ng 미만인 단백성 독소를 생산할 능력을 가지는 유전자를 이용하는 경우	① 보툴리눔 독소(A, B, C, D, E, F형), ② 파상풍 독소, ③ 이질 신경독소, ④ 디프테리아 독소, ⑤ 기타 척추동물에 대하여 몸무게 1 kg당 50% 치사독소량이 100 ng 미만의 수치를 갖는 것으로 알려진 독소
3	자연적으로 발생하지 아니하는 방식으로 미생물에 약제내성 유전자를 의도적으로 전달하는 경우	안전성이 높다고 판단되는 인정 숙주-벡터계에 아래 8종의 약제내성 유전자를 사용하는 경우는 면제 대상 인정 숙주-벡터계. ① Escherichia coli K12 또는 E. coli B; ② Bacillus subtilis 또는 Bacillus licheniformis; ③ Saccharomyces cerevisiae; ④ Pseudomonas putida; ⑤ Streptomyces coelicolor, Streptomyces lividans, Streptomyces parvulus, Streptomyces griseus; ⑥ Neurospora crassa; ⑦ Agrobacterium tumefaciens. 면제 약제내성 유전자. ① Ampicillin, ② Chloramphenicol, ③ Hygromycin, ④ Kanamycin, ⑤ Streptomycin, ⑥ Tetracycline, ⑦ Puromycin, ⑧ Zeocin.
4	국민보건상 국가관리가 필요한 병원미생물의 유전자를 직접 이용하거나 해당 병원성 미생물의 유전자를 합성하여 이용하는 경우	세균. Vibrio cholerae O1·O139, Yersinia pestis, Bacillus anthracis 등. 진균. Coccidioides immitis, Coccidioides posadasii. 바이러스 및 프리온. Herpes B virus, Ebola virus, 조류 인플루엔자 인체감염증 바이러스(혈청형 H5N1, H7N7, H7N9) 등.

LMO=living modified organism..

국가승인 대상 LMO 개발∙실험 국가승인현황에 대한 질병관리청 자료에 따르면 LMO 개발∙실험 승인 건수는 2017년 35건에서 2021년 73건으로 증가하는 추세로, 최근 5년간 총 281건이 승인되었다. 기관별로는 기업연구소 134건, 대학 78건, 국공립기관 69건으로 기업연구소가 가장 높은 비중을 차지하여 상업화를 위한 연구개발일 경우 더 철저한 국가승인 절차를 따르는 것으로 보인다. 심사대상 범주별(중복포함)로는 위의 네 가지 국가승인 대상 중 약제내성 유전자 도입이 196건으로 가장 많았고, 병원성 미생물 이용 74건, 병원성 독소 유전자 이용 37건의 분포를 보였다. 사용된 약제내성 유전자는 neomycin 124건, erythromycin 26건, spectinomycin 23건, gentamicin 15건, blasticidin과 sulfadiazine 각 8건이었다[9].

LMO 개발∙실험 국가승인제도의 개선을 위해 국내 대학 소속 57명, 국공립연구소 소속 10명, 기업연구소 소속 9명 등 총 76명의 합성생물학 연구자를 대상으로 LMO 개발연구 실태, LMO 개발연구 안전관리 실태, LMO 개발∙실험 국가승인 규정 인지 여부 및 개선 의견 등의 항목으로 설문조사(Suppl 1)가 진행되었다(2022년 7월). 다수의 연구자가 인정 숙주-백터계 외에 다양한 원핵, 진핵 생물들이 LMO 제작에 사용하고 있는 것으로 파악되었다. 사용되는 균주는 제1위험군(risk group 1)이 63.2%, 제2위험군(risk group 2)이 44.7%로 대부분 위험성이 높지 않은 미생물을 대상으로 LMO 연구가 수행되고 있었다. 유전자재조합지침의 정의에 따르면 제1위험군은 건강한 성인에게는 질병을 일으키지 않는 것으로 알려진 생물체, 제2위험군은 사람에게 감염되었을 경우 증세가 심각하지 않고 예방 또는 치료가 비교적 용이한 질병을 일으킬 수 있는 생물체를 의미한다. 기존 면제 약제내성 유전자 외에 8종의 약제내성 유전자가 사용되고 있었으며 erythromycin, gentamicin, neomycin, spectinomycin의 사용 빈도가 높게 조사되었다. LMO 제작 빈도는 다양한 분포를 보였는데, 한 달에 10건 이하가 75.0%를 차지했으나, 높은 빈도로 LMO를 제작하는 연구실도 11.8%를 차지하였다. LMO의 외부 유출 방지는 철저히 지켜지고 있는 것으로 연구자 대부분이 응답하였다. 그러나 설문조사에 참여한 연구자의 34.2% 정도가 LMO 국가승인 규정을 정확하게 이해하고 있지 못하고 있는 것으로 조사되었다. 또한, 국가승인 신청 시 어려운 점으로는 승인 준비 및 승인을 기다리는 과정에서 연구의 지연(68.2%), 승인 신청 절차의 어려움(63.6%)이 높은 비중을 차지하였다. 대부분 연구자는 LMO 개발∙실험 국가승인제도의 규제 완화를 희망하였다[9].

해외 주요국은 우리나라와 유사하게 LMO 개발∙실험을 면제, 기관 신고 또는 승인, 국가승인실험 등으로 구분하여 시행하고 있으나, 국가마다 구체적인 적용대상은 상이하며, 전반적으로 우리나라 대비 완화된 규정을 적용하고 있다. 북미, 유럽, 아시아 각 지역별로 LMO 개발 연구가 활발히 이루어지고 있는 미국, 영국, 싱가포르를 선정하여 LMO 개발∙실험 규정에 대해 살펴보았다.

1. 미국

미국 국립보건원(National Institute of Health, NIH)은 1994년에 제정하고 2019년에 개정한 「재조합 및 합성 핵산 분자 관련 연구 가이드라인(NIH Guidelines for Research Involving Recombinant or Synthetic Nucleic Acid Molecules)」에 따라 식물, 동물, 미생물, 바이러스의 기초 및 의료 연구의 안전과 관련된 전반적인 사항을 규정하고 있다. 특히 IBC 등록 관리 시스템(Institutional Biosafety Committee Registration Management System)을 통합적으로 운영하고 있다. 유전자재조합실험을 major action과 minor action으로 분류하고, NIH 가이드라인의 적용대상이 되는 실험을 여섯 종류로 정의하여 이에 따라 면제, IBC 신고 또는 승인, NIH 과학정책국(Office of Science Policy) 승인, NIH Director 승인 등으로 규제 대상과 범주를 정하고 있다(표 2) [10].

표 2미국 NIH 가이드라인에 따른 LMO 개발ㆍ실험 승인 대상

Major action			Minor action
A	B	C	D	E	F
NIH Director, IBC 승인	NIH OSP, IBC 승인	IBC 승인	IBC 승인	IBC 신고	면제
약제내성 유전자를 의도적으로 미생물에 도입하여 인간, 동물, 농작물의 질병 치료를 어렵게 하는 경우	LD50 (척추동물에 대하여 몸무게 1 kg당 50% 치사독소량) 100 ng 미만 독소 유전자	인체 유전자 전달(HGT) 연구	제2위험군 이상의 미생물 또는 바이러스를 이용하는 경우	바이러스 유전체의 3분의 2 이하를 재조합 또는 합성하는 경우	Escherichia coli K-12, Saccharomyces, Kluyveromyces, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis 등 8개 분야

NIH=National Institute of Health; LMO=living modified organism; IBC=Institutional Biosafety Committee; OSP=Office of Science Policy; HGT=human gene transfer..

국내 LMO 개발∙실험 승인 기준과 비교했을 때, 미국 NIH 국가승인 대상은 인체 위해성이 확실히 검증된 경우(약제내성 유전자의 도입으로 인해 병원성 미생물을 치료하기 어렵게 만드는 경우 또는 LD₅₀ 100 ng 미만의 맹독성 유전자를 도입하는 경우)로 한정하여 네거티브 규제를 시행함으로써, 대부분의 연구가 IBC 기관승인 및 신고로 이루어질 수 있도록 연구의 편리성과 수월성을 제공하고 있다. IBC 기관승인 및 신고 면제 대상에 대해서는 국내 기준과 유사하게 인정 숙주-벡터계를 명시하는 등 포지티브 규제를 시행하고 있으나 그 범주가 8개의 분야로 매우 넓고 구체적이며 지속적으로 추가되고 있다.

2. 싱가포르

싱가포르 정부는 1999년 4월에 genetically modified organism (GMO) 관련 자문위원회(Genetic Modification Advisory Committee, GMAC)를 구성하여 GMO에 관한 감독 및 자문 역할을 수행하도록 하였으며, 2013년에 「GMO 연구에 관한 생물안전성 지침(The Singapore Biosafety Guidelines for Research on Genetically Modified Organisms)」을 도입하여 2021년에 개정하였다. 이 지침은 미국 NIH 지침과 유사한 체계를 갖추고 있다. GMO는 총 3개 카테고리로 분류되며, 필요한 경우에만 기관(IBC) 승인 심사가 이루어진다(표 3). GMAC는 IBC의 승인 문서를 검토하고 확인(endorsement)하는 역할만 수행하고 있다.

표 3싱가포르 생물안전 연구 가이드라인에 따른 LMO 개발ㆍ실험 승인 대상

Category A (고위험)	Category B (저위험)	Category C (무위험)
IBC 승인, GMAC 확인	IBC 승인	IBC 통보
LD50 (척추동물에 대하여 몸무게 1 kg당 50% 치사독소량) 100 μg 미만 독소 유전자 병원성 바이러스 및 미생물	동식물	모델생명체
	승인되지 않은 숙주-벡터계	승인된 숙주-벡터계
	병원성 바이러스 및 미생물 유래 유전자

LMO=living modified organism; IBC=Institutional Biosafety Committee; GMAC=Genetic Modification Advisory Committee..

3. 영국

영국은 밀폐 사용을 위한 GMO 규정 「The Genetically Modified Organisms (Contained Use) Regulations」을 2000년부터 5차에 걸쳐 개정하였고, 현재 2014년 개정안이 적용되고 있다. 해당 규정은 유전자변형미생물의 제한된 사용에 대한 유럽연합(European Union)의 지침(2009/41/EC)과 더불어 GM 동물 및 식물의 사용과 관련된 지침을 포괄적으로 명시하고 있다. 밀폐 사용(contained use)이란 외부 환경으로부터 물리적, 화학적, 생물학적으로 차단된 시설에서 GMO를 개발하는 것을 의미한다. 관련 지침은 위험 평가(risk assessment)를 통해 분류된 위험 수준에 따라 특정 밀폐 사용 조건, 즉 적정 봉쇄 수준을 규정하여 제시하고 있다. 또한 위험 수준에 따라 영국 안전보건청(Health and Safety Executive)에 신고 또는 승인이 필요한 연구를 표 4와 같이 분류하고 있다. 가이드라인에서는 대부분의 연구가 Class 1으로 분류됨을 언급하면서, 후속 연구의 경우 신고 없이도 연구를 시작할 수 있음을 명시하고 있다[11].

표 4영국 생물안전 가이드라인

분류	위험 수준	적정 봉쇄 수준	최초 신고	후속 신고
Class 1	위험이 없거나 무시할만함	Containment level 1	해당 기관의 최초 사용자	필요 없음
Class 2	낮은 위험	Containment level 2	신고	신고
Class 3	중간 위험	Containment level 3	승인	승인
Class 4	고위험	Containment level 4	승인	승인

영국 안전보건청에서 임명한 The Scientific Advisory Committee on Genetic Modification (SACGM)에서는 위와 관련하여 구체적인 가이드라인을 제시하고 있다(The SACGM Compendium of guidance). 위험평가 가이드라인에서는 (1) 병원성 미생물의 병원성이 증가하거나 숙주 특이성이 변화하는 경우와 (2) GMO가 제대로 통제되지 않는 시설에서 이용되는 경우와 같이 안전성 관련 문제가 제기되는 경우에 활용할 것을 명시하고 있다. 이와 더불어 대부분의 연구가 위험이 없거나 무시할 만한 수준임을 언급하면서, 지나치게 복잡한 평가와 규제보다는 근거를 기반으로 한 실재하는 위험에 대한 실용적 평가가 이루어져야 함을 강조하고 있다[12].

합성생물학 관련 LMO 개발∙실험 승인제도 개선 연구에서는 위에 서술된 현황조사, 관련 연구자들을 대상으로 한 설문조사 외에 학계, 산업계, 국공립 기관의 합성생물학 전문가 및 정책 전문가로 구성된 자문위원회의 공청회 등을 바탕으로 본 연구진은 LMO 개발∙실험 국가승인 규정 세부규정 개선 방향을 제시하였다[9]. 국가승인 대상 네 가지 항목 중, 합성생물학연구와 관련이 높은 두 가지 항목, (1) ‘종명까지 명시되어 있지 아니하고 인체병원성 여부가 밝혀지지 아니한 미생물을 이용하는 경우’와 (2) ‘자연적으로 발생하지 아니하는 방식으로 미생물에 약제내성 유전자를 의도적으로 전달하는 경우’에 대해 표 5와 같은 세부규정 개선안을 제안하였다.

표 5LMO 개발ㆍ실험 국가승인제도 개선안

연구개발항목	현행	개선안
종명까지 명시되어 있지 아니하고 인체병원성 여부가 밝혀지지 아니한 미생물을 이용하는 경우	국가승인 대상	국가승인 대상 목록에서 삭제
자연적으로 발생하지 아니하는 방식으로 미생물에 약제내성 유전자를 의도적으로 전달하는 경우	8개 종류의 약제내성 유전자에 대해 승인 면제 가능	① 승인 면제 대상 약제내성 유전자 확대	i) 인체위해성이 적은 마커로 사용되고 있는 약제내성 유전자를 승인면제 대상 유전자에 추가: 고사용 빈도(erythromycin, gentamicin, neomycin, spectinomycin), 저사용 빈도(blasticidin, sulfadiazine, nourseothricin, G418, aureobasidin)
	승인면제 대상은 7개 속의 인정 숙주-벡터계에 8개 약제내성 유전자를 이용하는 경우로 제한	② 승인 대상 및 절차의 완화	ii) 제1위험군 미생물에 위의 약제내성 유전자를 도입하는 경우 승인면제를 제안함
			iii) 제2위험군 미생물에 위의 약제내성 유전자를 도입하는 경우 기관생물안전위원회(IBC)의 승인으로 대체함. 단, 고위험 병원체로 지정된 제2위험군 세균인 보툴리눔균(Clostridium botulinum), 이질균(Shigella dysenteriae Type 1), 클라미디아 시타시(Chlamydia psittaci), 콜레라균(Vibrio cholerae O1·O139)을 대상으로 할 경우는 예외로 국가승인 대상으로 함

LMO=living modified organism; IBC=Institutional Biosafety Committee..

1. 종명까지 명시되어 있지 아니하고 인체병원성 여부가 밝혀지지 아니한 미생물을 이용하는 경우

신규 동정 미생물의 경우 16S rRNA 염기서열 분석을 통한 균주 동정 시 100% 일치가 나오는 경우는 거의 없어 대부분 정확한 종명을 특정하기 어렵다. 따라서 ‘종명까지 명시되어 있지 아니한’ 균주의 정의가 모호한 측면이 있다. 현재 LMO 개발에 사용되는 균주는 유전조작이 용이한 잘 알려진 균주들이 대부분으로 종명을 모르는 미생물을 대상으로 한 LMO 개발은 매우 제한적으로 진행되고 있다. 국내 합성생물학 연구자들을 대상으로 한 설문응답자의 4%만이 종명을 모르는 미생물을 대상으로 한 LMO 개발연구를 하고 있다고 응답하였다. 그러나, 합성생물학의 발전과 더불어 다양한 환경 조건에 서식하는 유용 활성을 가진 신규 동정 미생물을 이용한 LMO 개발 연구가 향후 확대될 가능성이 있어, 이에 대한 국가승인 대상 지정은 합성생물학 연구 발전의 저해 요소로 작용할 수 있다. 이러한 규정은 해외 사례에서도 발견되지 않고 개념의 정의도 모호하여 국가승인 대상에서 삭제하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 단, 향후 개념의 정의가 마련되거나 규제 필요성이 제기되는 경우 추가할 수도 있다.

2. 자연적으로 발생하지 아니하는 방식으로 미생물에 약제내성 유전자를 의도적으로 전달하는 경우

2017년 세계보건기구(World Health Organization)가 발표한 오늘날 인류 건강에 가장 큰 위협이 되는 12개 군의 항생제 내성 ‘우선 병원균’ 목록[13]에서 우선순위 1에 속하는 주요 그룹은 카바페넴(carbapenem)과 3세대 세팔로스포린(cephalosporin)을 포함한 많은 항생제에 대한 다제내성을 갖는 그람 음성 병원균이다. 2, 3순위는 임질 및 살모넬라균에 의한 식중독과 같은 보다 일반적인 질병을 유발하는 단일 또는 두 가지 항생제에 대한 내성 병원균이다. ‘우선순위 1과 2’에 속하는 병원균이 내성을 나타내는 항생제인 carbapenem, vancomycin, methicillin, clarithromycin, fluoroquinolone, cephalosporin에 대한 내성 유전자는 LMO 연구 시 마커로 사용되지 않는다. 또한 ‘우선순위 3’에 포함된 ampicillin의 경우 현행 국가승인 면제 대상에 포함된다. 따라서 합성생물학에서 사용되는 항생제 내성 유전자가 도입된 비병원성 미생물은 실험을 수행하는 연구자에게 감염을 일으키거나 유해하지 않다. 또한, 승인된 LMO 연구시설에서는 개발된 LMO를 안전하게 폐기하므로 외부 환경으로 유출될 우려가 적으며, 외부 유출 시에도 잠재적 위해도가 높지 않을 것으로 예상된다.

LMO에 의한 약제내성 유전자의 환경 방출에 대한 우려가 LMO 연구에서 약제내성 유전자 사용을 규제하는 주된 이유이지만, 이에 대해 과학적으로 증명된 사례는 없다. 실제로 환경에 약제내성 유전자를 가진 미생물이 증가하고 있지만, 이들 유전자가 LMO 연구 결과를 통해 방출되었다는 과학적인 증거는 없다. 한강 상류, 중류, 하류의 미생물에서 항생제 내성 유전자를 분석한 연구에 따르면, 하류로 갈수록 항생제 내성 미생물 수치가 증가하여, 인간의 활동과 내성 증가의 상관관계가 나타나고 있다[14]. 이는 자연적으로 내성 유전자를 가진 인간 또는 동물의 분변 세균이 환경으로 유출되고 이들이 환경에서 수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer)에 의해 다른 세균으로 전파되는 것으로 해석된다. 이 연구 결과는 환경에 존재하는 항생제 내성 유전자가 LMO의 항생제 내성 유전자의 유출에 의한 것이라기보다는 인간 활동의 결과임을 보여준다. 이러한 이유로 합성생물학 연구에서 마커로 사용하는 안전성이 입증된 항생제 내성 유전자에 대해서는 국가승인 면제 대상에 포함시킬 것을 제안하였다. 첨단 생명공학 및 바이오제조의 기초가 되는 합성생물학 연구의 효율성 제고를 위해 단계적인 규제 완화를 제안하였다.

(1) 일차적으로 현재 LMO 개발에 통용되고 있는 약제내성 유전자들을 국가승인 면제 목록에 추가할 것을 제안하였다.

(2) 이차적으로 비병원성 제1위험군 미생물을 숙주로 하는 약제내성 유전자 도입 LMO 연구를 국가승인면제 대상으로 분류할 것을 제안하였다. 현재의 면제 대상 인정 숙주-벡터계에는 이미 산업적으로 활용되고 안전성이 입증된 Corynebacterium glutamicum 등의 균주가 포함되어 있지 않아 안전한 숙주-벡터계를 모두 포함하고 있는 목록으로 보기에 어려운 문제점이 있다. 인정 숙주-벡터계를 지속적으로 늘리는 방법도 있겠지만 현실적으로 안전이 입증된 모든 제1위험군 균주를 대상으로 한 약제내성 유전자 도입 연구를 승인면제 대상으로 하는 것이 합리적이라는 판단이다.

(3) 제2위험군 미생물에 위의 약제내성 유전자를 도입하는 경우 IBC의 승인으로 대체할 것을 제안하였다. 제2위험군은 사람에게 감염되었을 경우 증세가 심각하지 않고 예방 또는 치료가 비교적 쉬운 질병을 일으킬 수 있는 생물체를 의미한다. 따라서 인체 상재균인 마이크로바이옴 등 위해성이 낮은 미생물들도 제2위험군에 많이 포함되어 있다. 현재 제2위험군을 대상으로 하는 LMO 연구 중 약제내성 유전자를 도입하는 실험 이외의 연구는 IBC의 승인 대상이다. 위에서 언급한 마커로서의 약제내성 유전자 도입은 인체에 안전함을 고려할 때, 제2위험군 미생물에 약제내성을 도입하는 연구도 IBC의 승인 대상으로 변경할 것을 제안한다. 현 규정에서는 국가승인 연구의 경우 IBC 승인과 국가승인을 모두 받아야 하므로(그림 1), IBC 승인으로 변경할 경우 IBC의 추가 부담은 없으면서 연구를 활성화하는 효과가 있을 것이다. 단, 규모가 작은 기업이나 학교에는 IBC가 정상적으로 운영되기 어려워 IBC 역량강화 및 체계적 관리에 대한 국가 및 기관의 노력이 필요하다. 기관에서 자체적인 IBC를 구성할 수 없는 경우 해당 업무를 외부 IBC에 위탁할 수 있는 제도를 활용할 수 있다. LMO 연구개발 규제 완화에 대한 위의 제도 개선안 시행은 LMO 연구시설 관리를 통한 안전성 확보와 함께 진행되어야 할 것이다.

합성생물학이 미래 산업발전에 미치는 파급력을 고려할 때 합성생물학 관련 LMO 개발∙실험 국가승인 규정의 정립에는 LMO 연구의 안전성 확보와 관련 연구의 활성화라는 두 가지 요소가 모두 고려되어야 한다[15]. 합성생물학으로 개발된 대부분의 LMO가 기존 LMO법의 범주에서 벗어나지 않으므로, 기존 LMO 개발∙실험 국가승인 규정의 개선을 통해 연구자들이 규제를 준수하면서 합법적으로 경쟁력 있는 연구를 수행할 수 있는 환경을 조성해야 할 것이다[15]. LMO의 산업화 과정에서는 더욱 철저한 위해성 평가가 필요하지만, 연구개발 단계에서 필요 이상의 규제는 관련 연구 활성화에 커다란 제약 요건으로 작용하게 된다. 따라서 잠재적 위해성을 모두 고려한 엄격한 규제보다는 LMO 개발 연구의 발전 상황과 연구현장의 요청을 고려하여 현실적인 규제 완화 방안을 우선 마련하고, 이후 관련 기술동향을 모니터링 할 수 있는 체계 구축을 통해 지속적인 위해성 분석과 과학적 근거를 마련하고, 규제의 적절성을 파악하고 보완해 나갈 필요가 있을 것이다.

Acknowledgments: This article summarized the results of research projects ordered by the Korea Disease Control and Prevention Agency in 2022.

Ethics Statement: Not applicable.

Funding Source: None.

Conflict of Interest: The authors have no conflicts of interest to declare.

Author Contributions: Conceptualization: JSH. Methodology: YJS, JHS. Data curation: SRK, WSK, SJY, KYC. Formal analysis: SRK, WSK, SJY, KYC. Investigation: SRK, WSK, SJY, KYC, JSH. Writing–original draft: SRK, WSK, SJY, KYC, JSH. Writing–review & editing: JSH, JHS, YJS.

Supplementary data is available online.