국내 연구진이 세계 최초로 미생물을 이용해 임플란트나 의약품 등에 사용되는 바이오 플라스틱을 생산하는데 성공했다.

미래창조과학부는 카이스트(KAIST) 이상엽 교수팀이 대장균에서 의료용 고분자인 '폴리락테이트-co-글라이클레이트(polylactate-co-glycolate), PLGA)'를 생산하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

PLGA는 젖산과 글라이콜산의 결합된 고분자로, 1~6개월 이내 생분해되고 생체 적합성이 높아 약물 전달 시스템이나 임플란트 등 의료용에 주로 사용된다.

하지만 PLGA를 구성하는 젖산이 발효 등을 통해 자연상태에서도 효율적으로 얻을 수 있는 반면, 글라이콜산은 자연계에는 촉매효소가 없어 석유화학공정을 거쳐 생산해야 했다. 

또 정제과정 등에서 독성 금속촉매가 사용돼 친환경적이지 못한 단점을 갖고 있었다. 

이상엽 교수 연구팀은 글라이콜산을 생산할 수 있는 균주를 개발해 대장균에서 PLGA가 생성되도록 하는데 성공했다.

연구팀은 자연계에서 생산되지 않는 글라이콜산을 얻기 위해 유전자를 조작, 세포 성장과 젖산 및 글라이콜산의 대사 흐름을 강화했다.

이를 통해 대장균에서 클라이콜산이 만들어지도록 했고 PLGA의 생성을 유도할 수 있었다.

생성된 PLGA는 추가 발효를 통해 배양시킨 뒤 용매로 추출해 원하는 제품으로 만들 수 있다.

또 다양한 단량체화 결합이 가능해 다른 성질을 갖는 바이오 플라스틱도 만들 수 있다.

연구팀은 이를 응용할 경우 기존의 플라스틱 생산 공정을 친환경적이고 지속가능한 생산 공정으로 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

KAIST 이상엽 교수는 "이번 연구는 자연계에서는 만들 수 없는 글라이콜산을 시스템 대사공학을 이용해 만들고 이를 토대로 PLGA 생산 공정을 단순화했다는데 의미가 있다"며 "기존 석유 의존형 화학산업을 바이오 의존형 화학산업으로 전환하는데 기여할 것으로 기대한다"라고 말했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부 기후변화대응기술개발사업의 지원으로 수행됐고 연구결과는 생명공학 저널인 '네이처 바이오테크놀로지(Nature Bio-technology) 온라인 판에 게재됐다.

논문 제목은 "One-setp fermentative production of poly(lactate-co-glycolate) form carbohydrates in Escherichia coli"다.

/안진수 기자