디지털 생명공학 기술 활용 분야 및 사례

지속가능한 식량생산 공학 기술

세계 인구와 부의 증가는 인류가 생존에 필요한 식량을 어떻게 생산해야 하는가에 대한 문제를 제시하고 있다. 논란의 여지는 있지만 현대 유전자조작작물은 농업생산량 증대를 지원해왔다.

2011년 29개의 나라에서 1670만 농부들이 약 50만평의 땅에서 생명공학기술로 개발된 농작물을 재배했다. 적절하게만 운용된다면 이들 작물은 해충제사용을 낮추고 토양을 부식시키는 경작을 줄여줌으로써 잠재적인 도움을 줄 수 있다.

지구표면의 70% 이상은 바다물이 차지한다. 해수는 지구에서 쓸 수 있는 가장 흔한 수자원이다. 하지만 아직도 인류는 해수를 온전하게 이용할 수 있는 법을 모르고 있다. 한 예로 해수에서 생존할 수 있는 헬리오픽 박테리아를 빠르게 성장토록 만들어 화학물질, 연료, 고분자재료 등을 포함해 유용한 물질로 만들 수 있다. 대형조류와 미세조류 같은 바다에 있는 식물을 활용하는 광합성 바이오매스에 기반을 둔 기술인 해양농업 또한 주목받고 있다.

생명공학기술

나노자원배수기술 을 통한 폐기물 배출 없는 바이오처리

생명공학기술로 쓰레기 배출 없는 지속가능한 삶은 이제 현실화 될 수 있다. 폐기물 스트림 바이오 재처리를 거치면서 유용한 화학물질과 연료로 바꿔 마지막까지 남게 되는 쓰레기마저 없앤다.

생명공학기술 발전으로 폐기물 처리비가 줄고 메탄을 포함한 재처리시설 사용과 폐열발생도 줄었다. 또 생명공학기술은 폐기물 독성을 줄이고 폐기물 재사용을 지원해 폐기물스트림을 단순화시켜 우리사회가 서서히 쓰레기 없는 지속가능한 곳으로 발전할 수 있게 도와준다.

생명공학기술은 이산화탄소 수치증가로부터 오는 위협을 완화시켜줄 해결책을 줄 수도 있다. 최근 생명공학연구에서 이뤄낸 발전은 유기물질이 이산화탄소를 어떻게 소비하고 쓰는가에 대한 우리의 이해를 빠르게 증대시켰다.

이처럼 자연생태계 생물시스템 능력을 활용, 과학자들은 폐기물 이산화탄소와 C1분자를 에너지, 연료, 화학물질 및 새 물질로 바꾸는 획기적 방법을 연구하고 있다.

재생의학 기술

재생의학은 인류수명이 늘고 질병치료가 발전하면서 점점 더 중요한 분야로 간주되고 있다. 여러 바이오물질을 바탕으로 해서 연구 중인 세포공학은 재생의학 발전을 가속화시키고 있다.

최근 줄기세포, 특히 유도다능성줄기세포 같은 기술 또한 재생의학개발을 앞당길 것이다. 세포공학과 유도다능성줄기세포을 비롯해 줄기세포기술이 손상되거나 오래된 인간의 장기를 건강한 것으로 대체해줄 날도 멀지 않았다.

세계적으로 유행하는 전염병은 인류생존을 위협하는 가장 심각한 문제 중 하나다. 생명공학기술은 생물학적 위협요인을 빠르게 밝혀내고 치료약을 개발·생산하는데 도움을 준다.

최첨단 생명공학기술은 어떤 질병에도 치료할 수 있는 약물치료법과 백신을 빠르게 개발할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다. 메신저약물치료법 ,타겟화한 면역요법, 맞춤형 나노입자, 구조에 바탕을 둔 약물치료공학 등의 생명과학기술은 인류건강을 개선할 수 있는 약물치료법을 선보이고 있다.

토양과 물 개선을 위한 생명공학기술

경작할 수 있는 땅과 마실 수 있는 물은 지구상에서 가장 중요한 두 가지 자원임에도 이들의 공급은 한정돼 있다. 인류의 수요가 늘면서 물과 경작지에 대한 남용과 부적절한 사용으로 자원은 고갈위기에 놓여있다.

생명공학 발전은 이들 자원의 유한성을 극복하고 훼손된 부분을 복원할 수 있는 기술개발을 가져오고 있다. 바이오환경복원기술, 바이오재생산기술, 유용한 박테리아를 증식해 환경을 되살리는 생물학적정화 기술 등이 개발돼 물과 토양 자원의 복원 및 효용성을 높이는 중이다.

인간의 게놈서열을 처음 완성하는데 13년 이상의 시간과 15억 달러 이상의 비용이 들었다. 오늘날 우리는 1000 달러 미만으로 하루 만에 인간의 게놈서열을 완성할 수 있다. 인간이 갖고 있는 약 30억 개의 게놈 기본서열구조를 분석하면서 과학자들은 각 인간마다 수백만 개의 기본서열구조가 다르게 배열된다는 것을 밝혀냈다.

대부분의 경우엔 문제가 없으니 각 개인마다 다르게 배치되는 게놈의 기본서열구조는 질병을 일으키거나 특정질병에 걸리기 쉬운 특성으로 나타나기도 한다. 이처럼 인간의 유전자변형, 유전자와 환경의 영향에 따라 형성된 생물형질을 이해함으로써 현대의료연구와 실험은 더 발전하게 될 전망이다.