비즈니스 기회
디지털 기술의 도움으로 급증할 생명 공학 잠재력
크레딧: Pixabay/CC0 퍼블릭 도메인
미생물과 균류는 오랫동안 고급 식품, 음료 및 의약품을 생산하는 데 있어 자연의 조력자였지만 새로운 디지털 기술은 유럽 생명공학 부문에 훨씬 더 큰 잠재력을 열어줄 수 있습니다.
맥주가 삶의 모든 문제에 대한 해답은 아닐 수 있지만 그 이면의 과학은 산업 공정을 탈탄소화하고 환경을 정화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
살아있는 유기체를 사용하여 다양한 제품이나 공정을 만드는 생명 공학은 오늘날의 식품 및 음료 생산에서 여전히 중요합니다. 그러나 의약품을 포함한 광범위한 산업 제품에 점점 더 많이 사용되고 있으며, 고대 원리와 최첨단 기술을 결합하고 있습니다.
고대의 지혜, 현대의 프로세스
"우리는 수천 년 동안 생명공학을 이용해 치즈를 만들고, 맥주를 만들고, 와인을 만들어 왔습니다"라고 프랑스 국립농업식품환경연구소(INRAE)의 미생물 효소 및 산업 생명공학 전문가인 마이클 오도노휴는 말했습니다.
현재 유럽연합(EU)의 자금 지원을 받는 바이오인더스트리 4.0(Bioindustry 4.0)이라는 프로젝트를 이끌고 있는 오도노휴(O'Donohue)는 유럽 10개국의 생명공학 전문가팀과 함께 동일한 생명공학 원리를 사용하여 기존 방법보다 환경에 미치는 영향이 훨씬 적은 화학 물질을 만들거나 산업 폐기물을 청소할 수 있는 방법을 모색하고 있습니다.
"우리는 예를 들어 화학 산업과 같은 공격적인 환경에서 운영되는 프로세스와 협력하지 않습니다"라고 O'Donohue는 생명 공학의 주요 긍정적 측면을 강조했습니다.
작은 일꾼
생명 공학은 이미 맥주의 맛을 향상시키는 것 이상으로 우리의 삶을 변화시켰습니다. 현대의 발전은 20세기 초에 생명을 구하는 항생제를 만들기 위해 곰팡이를 사용하면서 시작되었습니다. 오늘날 생명 공학은 의약품을 만드는 데 여전히 중요합니다.
산업 수준에서 생명 공학의 주력 제품은 주로 효모와 사상균(filamentous fungi)입니다.
그러나 효모가 어떤 화합물을 얼마나 생산하는지 예측할 수 없기 때문에 2026년 12월까지 진행되는 바이오인더스트리 4.0은 디지털 기술을 사용하여 생명공학 결과의 일관성을 개선할 것입니다.
생명 공학의 장점은 전통적인 화학 제조에 대한 더 깨끗한 대안을 제공할 수 있다는 것입니다.
많은 산업 공정에는 고온과 유해 화학 물질이 필요하지만 생명 공학에서 대부분의 세포는 30 ℃에서 40 ℃ 사이에서 살고, 온화한 pH 조건을 즐기고, 수성 액체에서 번성하고, 위험하거나 독성 물질을 생성하지 않습니다.
개념은 이미 입증되었습니다. 유럽의 기업들은 자연 공정을 사용하여 색소를 생산하고 화학 착색제를 대체하는데, 이는 섬유 부문의 막대한 물 사용을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
생명 공학 회사는 또한 농업 폐기물 또는 산업 공장에서 방출되는 배기 가스에서 연료와 유용한 화학 물질을 생산할 수 있습니다.
공정의 비재현성 한계
그러나 합성 화학 물질과 달리 효모, 곰팡이 및 박테리아는 예상치 못한 방식으로 작용할 수 있기 때문에 사용 사례가 제한적이며 일관성이 핵심인 현대 산업의 많은 부분에는 충분하지 않습니다.
"우리는 산업 공정에 대해 이야기하고 있기 때문에 게임의 이름은 항상 비용, 효율성 및 재현성입니다"라고 O'Donohue는 말했습니다. "우리는 바이오프로세스를 실행할 때마다 자동차 제조할 때와 마찬가지로 동일한 결과를 원합니다."
바이오인더스트리 4.0은 디지털 기술을 통해 이러한 단점을 보완하는 것을 목표로 합니다. 이 두 기술을 결합하는 것은 도전이지만, 생명 공학이 더 빨리 갈 수 있는 엄청난 기회이기도 합니다.
예를 들어, 일부 연구 파트너는 부유 용액에서 미생물을 배양하는 바이오리액터에 장착할 실시간 센서를 개발하고 있습니다. 이 센서는 미생물의 성장과 화합물 생성을 추적할 수 있으며, 예를 들어 설탕을 더 추가하는 등의 방법으로 개입해야 하는 경우 연구원에게 경고할 수 있습니다.
미국 따라잡기 놀이
생명공학은 2021년 기준 7,200억 유로의 가치가 있는 주요 글로벌 산업이지만 유럽은 현재 미국에 뒤처져 있습니다. 유럽연합 집행위원회(European Commission)는 생명공학을 "금세기의 가장 유망한 기술 분야 중 하나"로 묘사하고 있으며 유럽에서 생명공학을 활성화하기 위한 조치를 취했습니다.
"미국이 가장 큰 플레이어입니다. 그들은 케이크의 60%를 가져갑니다"라고 O'Donohue는 말했습니다. "우리는 유럽에서 생명공학에 대한 몇 가지 약점을 확인했습니다. 우리는 파편화된 환경을 가지고 있기 때문에 생명 공학을 개발하는 경우 무엇이 어디서 사용 가능한지 알기가 매우 까다롭습니다."
그럼에도 불구하고 오도노휴는 잠재력은 있다고 말했습니다. "유럽은 현대 생명공학의 발원지였습니다. 우리는 많은 인프라를 가지고 있습니다. 우리는 많은 전문 지식을 가지고 있습니다."
바이오인더스트리 4.0은 2023년 말까지 진행된 또 다른 EU 자금 지원 프로젝트인 PREP-IBISBA의 작업을 기반으로 하며 산업 생명공학을 위한 연구 시설 공유 프로세스를 원활하게 하는 것을 목표로 합니다.
프로젝트 팀은 예를 들어 미생물에 의해 생성된 신물질의 정확한 함량을 테스트하기 위해 최첨단 시설에 접근할 수 있는 연구 인프라 개념인 IBISBA를 제작했습니다.
IBISBA를 활용함으로써 연구원들은 올바른 전문 지식이나 장비로 신속하게 안내받을 수 있습니다.
시장 구축
이 개념은 더 적은 자원으로 고품질 단백질을 제조하는 것을 목표로 하는 벨기에 신생 기업인 Calidris Bio와 같은 젊은 유럽 기업을 지원하면서 이미 실행에 옮겨졌습니다.
"우리는 현재 지속 가능하게 재배되지 않은 어분과 콩을 대체하는 성분으로 시장에 출시하고 싶습니다"라고 Calidris Bio의 공동 설립자인 Lieve Hoflack은 말했습니다.
그러나 단백질을 생산하는 것은 전투의 절반에 불과합니다. 새로운 제품은 안전성, 맛 및 영양가에 대한 테스트를 거쳐야 합니다.
유럽연합 집행위원회(European Commission)는 기후 변화와 자원 부족에 맞서 싸우기 위해 생명공학을 활성화하는 것을 목표로 한다고 밝혔습니다. EU 생명공학법(EU Biotech Act)을 제정하기 위해 노력하고 있으며, 규제 감독 하에 제한된 시간 동안 통제된 환경에서 새로운 접근 방식을 테스트하기 위해 규제 샌드박스를 촉진하는 것을 목표로 합니다.
또한 규제를 완화하고 EU 생명공학 허브를 구축하여 기업이 규제의 바다를 탐색하고 기업 확장을 위한 지원을 정확히 파악할 수 있도록 노력할 것입니다.
오도노휴는 "우리는 유럽의 과학이 경쟁에서 살아남을 수 있도록 도와야 하며, 특히 첫 걸음마를 뗀 혁신가들이 지원을 받을 수 있도록 도와야 합니다"라고 말했습니다.
이상의 기사는 2024년 8월 7일 Phys.org에 게재된 “Biotech potential set to soar with the help of digital technology”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Biotech potential set to soar with the help of digital technology (phys.org)