돼지를 키워 장기이식이 가능하다면, 왕지네를 약재로 활용할 수 있다면, 바이러스 걱정없이 고추를 재배할 수 있다면… 농촌은, 농업은, 농업인은 어떻게 될까?
‘차세대바이오그린21’로 대표되는 농생명공학으로 농업소득은 높아지고 농업분야는 더 넓어졌다. ‘차세대바이오그린21’은 농촌진흥청 농업생명공학분야의 대표적인 혁신사업으로 2011년부터 2020년까지 추진하며, 유전체 해독·품종육성·식의약 소재 개발·동물바이오·생물공장 등 각 분야별로 연구를 진행하는 농진청 핵심사업이다.

생명공학과 접목, 농업은 넓어지고 소득은 높아지고
글로벌 컨설팅 기업인 톰슨로이터는 2016년 생명공학분야 세계혁신 연구기관으로 대한민국 농촌진흥청을 선정한 바 있다.
톰슨로이터는 자매사인 Thomson Reuters IP & Science를 통해 최근 5년간 글로벌 특허 및 논문 현황 등 학술정보를 분석해 새로운 혁신을 창출한 기업, 연구기관 및 기술 분야의 순위를 보고서로 발표하고 있다. 자동차, 반도체, 생명공학, 통신 등 12분야 가운데 상위에 오른 우리나라 기업·기관 가운데 국가연구기관으로는 농촌진흥청이 유일하게 포함됐다.
톰슨로이터가 선정한 생명공학분야의 혁신기관 1위는 듀폰(미국), 2위는 지앙난대학교(중국), 3위 몬산토(미국)가 차지했다. 농촌진흥청은 6위에 올랐고, 삼성전자·현대자동차·LG전자·서울대학교 등 총 14곳이 세계 혁신기관으로 선정됐다.
2016년 현재, 농진청은 최근 5년 동안 세계적 수준의 학술잡지(CNS) 14건·최상위 5% 이내 수준의 학술잡지 115건을 포함해 SCI 논문 총 2824건을 발표, 약 78억 3000만원의 기술이전 성과를 이뤄냈다. 이 성과에는 탄저병 저항성 고추 개발, 제로 칼로리의 기능성 당 ‘사이코스’ 개발, 누에고치를 활용한 치과용 차폐막 개발, 천연레티놀 대량생산, 돼지를 이용한 이종간 장기이식 등 파급효과가 큰 산업적 핵심성과도 포함된다. 농촌진흥청 조남준 연구운영과장은 생명공학으로 농업분야가 넓어지고 새로운 소득원을 만들어낼 수 있다고 주장했다.
“국가기관 가운데 세계혁신 연구기관으로 선정된 곳은 농촌진흥청이 유일합니다. 이는 농업생명공학 분야에 지속으로 투자한 결과이며, 각 분야의 전문가와 산업체를 잇는 산·학·관·연 협력을 통해 꾸준한 기술개발을 해 온 덕분이지요. 생명공학과 만난 농업은 외연의 확대는 물론 질적인 성장으로 농업인 소득을 높이는데도 일조할 것입니다. 앞으로도 세계적인 동향에 발맞춰 농업의 외연을 확장하는 혁신 분야에 투자를 지속하겠습니다.”

장기이식용 돼지, 산업 판도를 바꾸다
세계적으로 ‘이종 간 장기이식’ 연구가 활발한 가운데, 국내 연구진이 면역거부반응을 제어한 돼지의 심장을 원숭이에게 넣은 뒤, 51일째 건강하게 생존하는 데 성공했다. 국내 최장 기록이다. 다른 포유동물에 비해 생리 및 장기 형태가 사람과 유사한 돼지는 장기 이식을 위한 대체자원으로 떠오르고 있다. 이에 농진청은 2010년 독자적으로 영장류에 장기를 이식할 수 있는 ‘믿음이’를 개발했다. ‘믿음이’는 이종 간 이식의 가장 큰 난관으로 불리는 ‘거부반응’을 제어한 바이오 이종이식용 돼지다. 세포표면 물질을 제거해 이식 직후 나타나는 ‘초급성’ 거부반응을 없앴고, ‘급성’ 거부반응 억제 유전자는 더 나오도록 조절했다.
국립축산과학원은 지난 2016년 9월 건국대병원 윤익진 교수팀과 공동으로 ‘믿음이’ 심장과 각막을 ‘필리핀 원숭이(cynomolgus monkey)’에게 이식했다. 원숭이는 심장박동이 정상이고, 매우 활동적인 상태로 2016년 11월 16일 현재, 51일째 건강하게 생존했다. 그렇다면 이종장기 이식용 돼지 연구는 축산업에 어떤 도움을 줄 수 있을까?
바이오이종장기용 돼지 장기의 이종이식이 임상에 적용된다면 많은 수의 돼지를 필요로 하게 된다. 따라서 바이오이종장기용 돼지를 키우기 위한 농장이 만들어져야 한다. 또한 돼지를 증식하고, 계통을 조성하고, 유지하기 위해서는 축산 전문 인력이 필요하다. 때문에 축산업이 고부가 가치 산업으로 떠오르고, 바이오이종장기용 돼지의 생육에 따른 사료·예방접종·축사시설·분뇨처리 등 기존 축산업의 경계를 허물고 외연이 넓어질 것이다. 그 예로, 미국에서는 이종장기이식용으로 활용하기 위해 연간 1000마리의 돼지를 생산하기 위한 전문농장이 설계 중에 있다.   

그린바이오, 미래 농업 선도
‘차세대바이오그린21’은 그린바이오기술 선진강국 도약 및 지식기반 신농업 창출을 위해 농업생명공학원천기술 확보 및 실용화기술개발로 농업기술의 한계를 극복하고자 추진하는 사업이다.
농생물 게놈활용연구·식물분자육종·동물분자 유전육종 등 농업원천기술, 동물바이오 신약장기·시스템합성 농생명공학 등 미래선도기술, GM작물개발·농생명 바이오식의약 소재개발·GMO안전성 등 농업적 활용 및 실용화 등의 사업영역에 지난 2011년~2016년간 3735억원을 투자해 세계 최초로 고추 표준유전체 완성, 야생종·녹두·팥 등 콩과작물 유전체 해독, 무 표준 유전체 완전해독으로 배추와의 관계를 밝힌 바 있다.
국제 공동연구를 통해 돼지 유전체 지도 완성에도 성공했다. 분자마커를 이용한 저항성 개체 선발 및 신품종육성으로 탄저병 저항성 고추 개발, 당뇨억제성분인 탁시플린이 다량 함유된 쌀 신품종 개발, 배아 부착률이 높은 거대배아미 품종 개발, 식물성 에스트로겐이 고 함유된 콩잎 생산기술 개발 등 기능성 품종 및 식의약 소재 개발에도 성공해 농업의 외연을 넓히기도 했다.
향후 2018년~2020년의 차세대그린바이오21 3단계 사업 추진은 그 간의 성공을 바탕으로 기술 분야를 확대 반영하고, 고부가 기능성 소재발굴을 확대해 농업 현장에 적용, 농업인의 소득을 높이는 것은 물론 신소득원 발굴에 박차를 가할 예정이다.
전혀 다른 모습이지만 융합하는 순간 폭발적인 시너지를 발휘하는 농생명공학으로 농업이 보다 더 확대되고, 농업인이 어깨 들썩이며, 곳곳에 사람으로 넘쳐나는 농촌이 되기를 바란다.