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유전자 변형 생물

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목차

1. 개요

유전자 변형 생물은 유전자를 인위적으로 변형한 생물을 의미하며, 1970년대 폴 버그의 재조합 DNA 연구를 시작으로 발전했다. 현재 세균, 동물, 식물 등 다양한 생물에서 유전자 변형 기술이 활용되며, 의약품, 농업, 환경 정화 등 여러 분야에서 이용되고 있다. 유전자 변형 기술은 아그로박테리움법, 유전자총법 등을 통해 이루어지며, 1990년대 초 유전자 변형 식품이 상업화되었다. 그러나 안전성, 윤리적 문제, 환경 영향 등에 대한 논쟁이 지속적으로 제기되고 있으며, 각국은 GMO 규제 및 표시 제도를 운영하고 있다.

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유전자 변형 생물
개요
DNA-GMO
유전자 변형 과정을 나타내는 DNA 그림
학명Genetically modified organism
다른 이름유전자 조작 생물
약칭GMO
특징
정의유전 공학 기술을 사용하여 유전 물질이 변경된 생물
관련 용어유전자 변형 식품
유전자 치료
디자이너 아기
역사 및 규제
역사유전 공학의 역사
규제유전 공학 규제
과정
기술유전 공학 기술
분자 클로닝분자 클로닝
유전자 전달유전자 전달
유전자 편집유전자 편집
종류
유전자 변형 미생물세균
바이러스
유전자 변형 동물포유류
어류
곤충
유전자 변형 식물옥수수
쌀
콩
감자
응용
유전자 변형 작물식품
의학유전자 치료
논란
유전자 변형 식품 논란GMO 음모론
푸스타이 사건
세랄리니 사건
스타링크 옥수수 회수 사건
허젠쿠이 유전자 편집 사건

2. 역사

유전자 변형 생물(GMO)은 다른 유기체의 DNA를 재조합하여 만들어지기 때문에, 그 시작은 유전자(DNA)의 발견과 조합으로부터 시작된다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 구조를 밝혔고, 1971년에는 DNA의 특정 염기 부분을 자유롭게 자를 수 있게 되었다. 1973년에는 처음으로 DNA의 잘라진 부분을 다른 DNA 부분에 다시 결합시키면서, 살모넬라 유전자에서 기인한 유전자 재조합 박테리아가 만들어졌다.[56]

허버트 보이어(사진)와 스탠리 코헨은 1973년에 최초의 유전자 변형 생물을 만들었다.


허버트 보이어와 스탠리 코헨은 이 기술을 이용하여 1973년에 최초의 유전자 변형 생물을 만들었다. 그들은 항생제 카나마이신에 대한 내성을 가진 세균의 유전자를 플라스미드에 삽입한 후, 다른 세균이 이 플라스미드를 받아들이도록 유도했다. 플라스미드를 성공적으로 받아들인 세균은 카나마이신이 있는 환경에서도 생존할 수 있었다. 보이어와 코헨은 세균에서 다른 유전자들을 발현시켰는데, 1974년에는 개구리의 유전자를 발현시켜 다른 계의 유기체 유전자를 발현하는 최초의 유전자 변형 생물을 만들었다.[58]

이는 인슐린 대량생산 등에 먼저 이용되었고, 실제로 유전자 변형 식품으로서 모습을 드러낸 시기는 1994년 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받아 처음 개발된 무르지 않는 토마토(플레이버 세이버)이다. 이를 시작으로 몬산토사의 콩과 노바티스사의 옥수수, 감자 등 여러 품종들이 시판되어 소비되었다. 또한 재배의 용이성과 기능성 등의 장점을 바탕으로 해마다 경작 비율 또한 늘어가고 있다.

1974년, 루돌프 야니쉬는 최초의 유전자 변형 동물을 만들었다.


1974년, 루돌프 야니쉬는 외래 DNA를 배아에 주입하여 최초의 형질전환 생쥐를 만들어 세계 최초의 형질전환 동물을 만들었다.[59][60] 그러나 형질전환된 생쥐가 형질전환 유전자를 자손에게 전달하는 데는 8년이 더 걸렸다.[61][62] 1984년에는 복제된 암유전자를 가지고 있어 암 발생의 경향이 있는 유전자 변형 생쥐가 만들어졌다.[63] 유전자 제거된(유전자 제거 생쥐) 생쥐는 1989년에 만들어졌다. 최초의 형질전환 가축은 1985년에 생산되었고,[64] 젖에서 형질전환 단백질을 합성하는 최초의 동물은 1987년의 생쥐였다.[65] 이 생쥐는 혈전을 분해하는 데 관여하는 단백질인 인간 조직 플라스미노겐 활성제를 생산하도록 조작되었다.[66]

1976년, 최초의 유전자 공학 회사인 젠테크(Genentech)는 허버트 보이어와 로버트 스완슨에 의해 설립되었으며, 1년 후, 이 회사는 인간 단백질(소마토스타틴)을 ''대장균''에서 생산했다. 젠테크는 1978년에 유전자 변형된 인간 인슐린의 생산을 발표했다.[69] 세균에 의해 생산된 인슐린인 휴물린(Humulin)은 1982년 미국 식품의약국에 의해 출시 승인을 받았다.[70]

최초의 유전자 변형 작물인 항생제 내성 담배 식물은 1982년에 생산되었다.[74] 1983년에는 최초의 유전자 변형 식물이 마이클 W. 베반, 리차드 B. 플라벨, 메리-델 칠턴에 의해 개발되었다. 그들은 항생제 내성 유전자로 아그로박테리움을 형질전환시킨 ''아그로박테리움''에 담배를 감염시키고 식물 조직 배양 기술을 통해 내성 유전자를 포함하는 새로운 식물을 재배할 수 있었다.[67] 유전자 총은 1987년에 발명되어, ''아그로박테리움'' 감염에 취약하지 않은 식물의 형질전환을 가능하게 했다.[68]
유전자총은 생물학적 탄도법을 사용하여 DNA를 식물 조직에 삽입한다.
1988년에는 최초로 인간 항체가 식물에서 생산되었다.[71] 1987년, ''Pseudomonas syringae''의 한 균주는 캘리포니아의 딸기와 감자 밭에 살포되면서 환경에 방출된 최초의 유전자 변형 생물이 되었다.[72][73]

중국은 1992년에 바이러스 저항성 담배를 도입하여 형질전환 식물을 상업화한 최초의 국가였다.[75] 1994년, 캘진(Calgene)은 최초의 유전자 변형 식품인 플레이버 세이버 토마토의 상업적 출시를 승인받았다.[76] 또한 1994년, 유럽 연합은 제초제 브로목시닐에 저항성이 있도록 조작된 담배를 승인하여 유럽에서 상업화된 최초의 유전자 변형 작물이 되었다.[77] 곤충 저항성 감자는 1995년에 미국에서 출시 승인을 받았고,[78] 1996년까지 6개 국가와 EU에서 8개의 형질전환 작물과 1개의 화훼 작물(카네이션)의 상업적 재배에 대한 승인이 부여되었다.[79] 2000년, 비타민 A가 강화된 황금 쌀은 영양가가 증가된 최초의 식물이었다.[170]

2010년, J. 크레이그 벤터 연구소의 과학자들은 최초의 합성 세균 게놈을 만들었다고 발표했다. 그들은 이것을 신시아(Synthia)라고 명명했으며 세계 최초의 합성 생명체였다.[80][81]

상업화된 최초의 유전자 변형 동물은 글로피쉬(GloFish)였으며, 제브라피쉬에 형광 단백질 유전자가 추가되어 자외선 아래에서 어둠 속에서 빛날 수 있게 되었다.[82] 이 유전자 변형 동물은 2003년 미국 시장에 출시되었다.[83] 2015년, 아쿠아어드밴티지 연어는 식용으로 승인된 최초의 유전자 변형 동물이 되었다.[84] 승인은 파나마에서 사육되어 미국에서 판매되는 물고기에 대한 것이다.[84] 이 연어는 성장 호르몬 조절 유전자를 왕연어에서, 프로모터를 대구류에서 가져와 봄과 여름뿐만 아니라 연중 성장할 수 있도록 했다.[85]

유전자 변형 식품에 관해 인체에 미치는 영향에 대한 구체적인 피해사례와 부작용 관련 실험들이 현재도 진행 중이다. 인체에 미칠 영향에 우려한 세계 각국에서는 각기 다른 형질과 그 첨가량에 대하여 법으로서 규제하고 있는 부분이 많다. 이에 따라 농산물 수입 및 GMO 함유 상품에 대한 표시제도 등 각국에서 논란 및 관련 법률들이 정제되고 있는 상황이다.

3. 유전자 변형 기술

유전자 변형 생물(GMO)을 만드는 데 사용되는 주요 기술은 다음과 같다.[377]


  • '''아그로박테리움법''': 흙 속에 사는 미생물인 아그로박테리움을 이용하는 방법이다. 아그로박테리움은 식물에 침투하여 기생하는 성질이 있는데, 이 과정에서 자신의 DNA를 식물 세포의 염색체에 끼워 넣는다. 이 성질을 이용하여 원하는 유전자를 아그로박테리움에 삽입한 후, 이를 식물 세포에 감염시켜 유전자를 전달한다. 이 방법은 식물 유전자 변형에 널리 사용되며, 형질전환된 식물은 혹이 생기지 않는다.[377]
  • '''프로토플라스트법''': 식물 세포의 두꺼운 세포벽을 제거하여 세포벽이 없는 상태(프로토플라스트)를 만든 후, 이 상태에서 원하는 DNA를 주입하는 방법이다.[377]
  • '''유전자총법''': 생물학적 탄도법이라고도 불리는 이 방법은 금 또는 텅스텐의 미세한 금속 표면에 DNA 물질을 묻혀서 총으로 쏘아 세포 내부로 DNA 물질이 들어가게 하는 방법이다. 성공 확률이 낮아 다른 방법으로 유전 물질을 넣기 힘든 경우에 주로 사용된다.[377]


3. 1. DNA

유전자 변형 생물은 다른 유기체의 DNA를 재조합하여 만들어지기 때문에, 그 기원은 DNA의 발견과 조합에서 찾을 수 있다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 구조를 밝혀냈고, 1971년에는 DNA의 특정 염기 부분을 자르는 기술이 개발되었다. 1973년에는 처음으로 잘라진 DNA 부분을 다른 DNA 부분에 재결합시켜 유전자 재조합 박테리아인 살모넬라 유전자를 만들었다.[86]

DNA는 핵산의 일종으로, 세포 내 유전 정보를 전달하는 유기화학적 분자 구조이다. 염기에 의해 구분되는 네 종류의 뉴클레오티드가 중합되어 이중 나선 구조를 이룬다. DNA는 제한효소로 절단 및 분해할 수 있으며, 다른 DNA와 결합할 수도 있다. 또한 열에 약하여 열을 가하면 나선 구조가 변형된다. DNA가 유전 정보의 매개체라는 사실은 미생물학 연구를 통해 밝혀졌으며, 모든 생물은 DNA를 가지고 있지만 일부 바이러스는 RNA를 가진다.

3. 2. 유전공학

유전공학은 세포 내 생체분자에서 유전물질의 구조 및 기능적 생명 현상을 해석하는 학문 분야이다. 유전 현상은 세포 내 유전자를 통해 유전물질이 전달되면서 발생한다. 유전자는 DNA라는 나선 구조의 고분자 화학 물질로 구성되며, 생물들은 서로 다른 유전자와 유전 형질, 그리고 유전자의 양을 가지고 있어 다양한 형태로 발생한다. 유전공학은 유전자 형질을 연구하고, 인류에게 유용한 유전자를 인공적으로 분리, 합성하거나 다른 생물로부터 재조합하여 유전 형질을 추가함으로써 현재 생명체보다 유용성과 장점을 나타내고자 하는 학문이다.

유전자 변형 생물체(GMO)를 만드는 과정은 여러 단계로 이루어진다. 유전 공학자들은 숙주 생물체에 넣을 유전자를 분리해야 한다. 이 유전자는 세포[31] 또는 인공적으로 합성[32]할 수 있다. 선택된 유전자나 공여 생물체의 게놈이 잘 연구되어 있다면, 유전자 라이브러리에서 이미 가져올 수 있다. 그런 다음 이 유전자는 프로모터, 종결자 영역, 선택 표지를 포함한 다른 유전적 요소와 결합된다.[33]

분리된 유전자를 숙주 게놈에 삽입하는 데는 여러 기술이 사용될 수 있다. 세균은 열 충격 반응이나 전기 천공을 통해 외래 DNA를 받아들이도록 유도될 수 있다.[34] DNA는 미세 주입을 통해 동물 세포에 직접 주입될 수 있는데, 세포의 핵막을 통해 세포 핵으로 직접 주입하거나 바이러스 벡터를 사용할 수 있다.[35] 식물에서는 DNA가 ''아그로박테리움'' 매개 재조합[36][37], 생물학적 탄도법[38], 또는 전기 천공을 통해 삽입된다.

단일 세포만 유전 물질로 형질전환되므로, 해당 단일 세포로부터 생물체를 재생해야 한다. 식물에서는 식물 조직 배양을 통해 이 과정이 이루어진다.[39][40] 동물에서는 삽입된 DNA가 배아 줄기 세포에 존재하도록 해야 한다.[36] PCR, 서던 블롯 분석, DNA 염기 서열 분석을 통해 생물체가 새로운 유전자를 포함하는지 확인한다.[41]

전통적으로 새로운 유전 물질은 숙주 게놈 내에 무작위로 삽입되었다. 유전자 표적화 기술은 이중 가닥 절단을 생성하고 세포의 상동 재조합 복구 시스템을 활용하여 정확한 위치에 삽입을 표적화한다. 게놈 편집은 특정 지점에서 절단을 생성하는 인공적으로 조작된 뉴클레아제를 사용한다. 조작된 뉴클레아제에는 메가뉴클레아제s,[42][43] 아연 핑거 뉴클레아제s,[44][45] 전사 활성자-유사 이펙터 뉴클레아제s (TALENs),[46][47] Cas9-guideRNA 시스템(CRISPR에서 개량됨)의 네 가지 종류가 있다.[48][49] TALEN과 CRISPR는 가장 일반적으로 사용되며, 각각 장점이 있다.[50] TALEN은 표적 특이성이 더 크지만, CRISPR은 설계가 더 쉽고 효율적이다.[50]

인간은 기원전 12,000년경부터 선택적 육종 또는 인위적인 선택(자연 선택과 대조)을 통해 식물과 동물을 가축화해왔다.[51] 원하는 형질 (그리고 원하는 유전자)을 가진 유기체를 사용하여 다음 세대를 육종하고, 해당 형질이 없는 유기체는 육종하지 않는 선택적 육종 과정은 현대적인 유전자 변형 개념의 전조이다.[52][53] 유전학의 발전으로 인간은 유기체의 DNA, 즉 유전자를 직접적으로 변경할 수 있게 되었다. 1972년, 폴 버그는 원숭이 바이러스 DNA와 람다 파지 DNA를 결합하여 최초의 재조합 DNA 분자를 만들었다.[54][55]

허버트 보이어와 스탠리 코헨은 1973년에 최초의 유전자 변형 생물을 만들었다.[56] 그들은 항생제 카나마이신에 대한 내성을 제공하는 세균 유전자를 플라스미드에 삽입한 후, 다른 세균이 플라스미드를 통합하도록 유도했다. 플라스미드를 성공적으로 통합한 세균은 카나마이신이 있는 환경에서도 생존할 수 있었다.[57] 보이어와 코헨은 세균에서 다른 유전자들을 발현시켰다. 여기에는 1974년 개구리 유전자가 포함되어, 다른 계의 유기체 유전자를 발현하는 최초의 유전자 변형 생물을 만들었다.[58]

1974년, 루돌프 야니쉬는 외래 DNA를 배아에 주입하여 최초의 형질전환 생쥐를 만들어 세계 최초의 형질전환 동물을 만들었다.[59][60] 그러나 형질전환된 생쥐가 형질전환 유전자를 자손에게 전달하는 데는 8년이 더 걸렸다.[61][62] 1984년에는 복제된 암유전자를 가지고 있어 암 발생 경향이 있는 유전자 변형 생쥐가 만들어졌다.[63] 유전자 제거된(유전자 제거 생쥐) 생쥐는 1989년에 만들어졌다. 최초의 형질전환 가축은 1985년에 생산되었고,[64] 젖에서 형질전환 단백질을 합성하는 최초의 동물은 1987년의 생쥐였다.[65] 이 생쥐는 혈전을 분해하는 단백질인 인간 조직 플라스미노겐 활성제를 생산하도록 조작되었다.[66]

1983년, 최초의 유전자 변형 식물은 마이클 W. 베반, 리차드 B. 플라벨, 메리-델 칠턴에 의해 개발되었다. 그들은 항생제 내성 유전자로 아그로박테리움을 형질전환시킨 ''아그로박테리움''에 담배를 감염시키고 조직 배양 기술을 통해 내성 유전자를 포함하는 새로운 식물을 재배할 수 있었다.[67] 유전자 총은 1987년에 발명되어, ''아그로박테리움'' 감염에 취약하지 않은 식물의 형질전환을 가능하게 했다.[68] 2000년, 비타민 A가 강화된 황금 쌀은 영양가가 증가된 최초의 식물이었다.[170]

1976년, 최초의 유전자 공학 회사인 젠테크(Genentech)는 허버트 보이어와 로버트 스완슨에 의해 설립되었으며, 1년 후 인간 단백질(소마토스타틴)을 ''대장균''에서 생산했다. 젠테크는 1978년에 유전자 변형된 인간 인슐린 생산을 발표했다.[69] 세균에 의해 생산된 인슐린인 휴물린(Humulin)은 1982년 미국 식품의약국에 의해 출시 승인을 받았다.[70] 1988년, 최초의 인간 항체가 식물에서 생산되었다.[71] 1987년, ''Pseudomonas syringae''의 한 균주는 캘리포니아의 딸기와 감자 밭에 살포되면서 환경에 방출된 최초의 유전자 변형 생물이 되었다.[72][73]

최초의 유전자 변형 작물인 항생제 내성 담배 식물은 1982년에 생산되었다.[74] 중국은 1992년에 바이러스 저항성 담배를 도입하여 형질전환 식물을 상업화한 최초의 국가였다.[75] 1994년, 캘진(Calgene)은 최초의 유전자 변형 식품인 플레이버 세이버 토마토의 상업적 출시를 승인받았다.[76] 또한 1994년, 유럽 연합은 제초제 브로목시닐에 저항성이 있도록 조작된 담배를 승인하여 유럽에서 상업화된 최초의 유전자 변형 작물이 되었다.[77] 곤충 저항성 감자는 1995년에 미국에서 출시 승인을 받았고,[78] 1996년까지 6개 국가와 EU에서 8개의 형질전환 작물과 1개의 화훼 작물(카네이션)의 상업적 재배에 대한 승인이 부여되었다.[79]

2010년, J. 크레이그 벤터 연구소의 과학자들은 최초의 합성 세균 게놈을 만들었다고 발표했다. 그들은 이것을 신시아(Synthia)라고 명명했으며 세계 최초의 합성 생명체였다.[80][81]

상업화된 최초의 유전자 변형 동물은 글로피쉬(GloFish)였으며, 제브라피쉬에 형광 단백질 유전자가 추가되어 자외선 아래에서 어둠 속에서 빛날 수 있게 되었다.[82] 이 유전자 변형 동물은 2003년 미국 시장에 출시되었다.[83] 2015년, 아쿠아어드밴티지 연어는 식용으로 승인된 최초의 유전자 변형 동물이 되었다.[84] 승인은 파나마에서 사육되어 미국에서 판매되는 물고기에 대한 것이다.[84] 이 연어는 성장 호르몬 조절 유전자를 왕연어에서, 프로모터를 대구류에서 가져와 봄과 여름뿐만 아니라 연중 성장할 수 있도록 했다.[85]

3. 3. 형질 전환

형질 전환은 외부에서 들어온 유전 물질에 의해 형질이 바뀌는 현상이다. 자연적으로 가질 수 없는 유전 물질이 도입되어 형질이 바뀐 생물을 형질 전환 생물이라고 한다. 다른 종의 유전자를 삽입, 조작함으로써 본래의 것과 다른 유전적 특성을 갖게 하는 것이다.[377]

이러한 형질전환을 위한 기술에는 아그로박테리움법, 프로토플라스트법, 유전자총법 등이 있다.

  • '''아그로박테리움법''': 아그로박테리움은 흙 속에 사는 미생물로, 식물에 침투하여 기생하는 성질이 있다. 아그로박테리움이 가진 Ti 플라스미드의 T DNA라는 부분이 식물의 유전체에 삽입되면 형질 전환을 일으킨다. 이 원리를 이용하여 Ti 플라스미드의 T DNA에 유용한 유전자를 삽입한 후, 재조합된 Ti 플라스미드를 가진 아그로박테리움을 식물 세포에 감염시켜 유용한 DNA가 식물 세포로 전달되도록 만든다. 이 방법으로 도입된 식물은 T DNA가 절단되었으므로 혹이 생기지 않는다.[377]
  • '''프로토플라스트법''': 식물 세포의 두꺼운 세포벽을 제거하여 세포벽이 없는 상태(프로토플라스트)를 만들고, 이 상태에서 원하는 DNA를 주입하는 방법이다.[377]
  • '''유전자총법''': 금 또는 텅스텐의 미세한 금속 표면에 DNA 물질을 묻혀서 총으로 쏘면 세포 내부로 DNA 물질이 들어가는 방법이다. 이 방법은 성공 확률이 낮고, 다른 방법으로 유전 물질을 넣기 힘든 경우에 주로 사용된다.[377]

3. 4. 유전자총

유전자총은 재조합 DNA를 미세한 금속으로 코팅한 후, 식물 세포를 향해 금속 입자와 함께 쏘아 식물체 내의 염색체에 외래 DNA가 삽입되도록 하는 기기이다.[377] 유전자총은 따로 재조합한 여러 종류의 DNA를 섞어서 발사하기 때문에 여러 유전자를 한 번에 이식할 수 있다는 장점이 있다. 유전자총법은 금 또는 텅스텐의 미세한 금속 표면에 DNA 물질을 묻혀서 총으로 쏘는 방식으로, DNA 물질이 세포 내부로 들어가게 된다. 이 방법은 비교적 성공 확률이 낮아, 다른 방법으로 유전 물질을 넣기 힘든 경우에 주로 사용된다.[377]

3. 5. 기타 기술

유전자 변형 생물을 만드는 데 이용되는 기술에는 아그로박테리움법, 프로토플라스트법, 유전자총법 등이 있다. 가장 널리 쓰이는 아그로박테리움법은 아그로박테리움을 이용하여 원하는 유전 물질을 식물체의 염색체에 끼워 넣는 방법이다. 프로토플라스트법은 식물 세포의 세포벽을 제거한 상태(프로토플라스트)에서 DNA를 주입하는 방법이다. 유전자총법은 금이나 텅스텐 미세 금속 표면에 DNA 물질을 묻혀 세포 내부로 쏘는 방법으로, 성공 확률이 낮아 다른 방법이 어려운 경우에 주로 사용된다.[377]

4. 유전자 변형 생물의 종류 및 이용 사례

DNA 재조합 기술을 이용하여 만들어지는 유전자 변형 생물(GMO)은 1973년 살모넬라 유전자를 이용한 유전자 재조합 박테리아에서 시작되었다. 1994년 미국에서 무르지 않는 토마토가 상업화되면서 유전자 변형 식품 시대가 열렸고, 몬산토의 콩, 노바티스의 옥수수 등 다양한 유전자 변형 작물이 개발되어 재배 면적이 증가하고 있다.

유전자 변형 생물은 미생물, 식물, 동물로 나눌 수 있다.


  • 유전자 변형 미생물: 박테리아나 곰팡이를 이용하여 바이오 연료나 의약품 생산 등에 활용된다. 효모는 식품, 의약품, 호르몬 생산에 널리 사용되며, 유전자 변형을 통해 와인 생산 효율을 높이거나 유해 물질 생성을 억제하기도 한다.
  • 유전자 변형 식물: 제초제 저항성, 해충 저항성, 영양 강화 등 다양한 목적으로 개발된다. 황금 쌀은 비타민 A 결핍 문제 해결을 위한 대표적인 사례이다.
  • 유전자 변형 동물: 연구 목적으로 많이 이용되며, 의약품 생산이나 성장 촉진 등을 위해 개발되기도 한다. 글로피쉬는 관상용 유전자 변형 제브라피쉬이다.


유전자 변형 생물은 여러 이점을 제공하지만, 인체 및 환경 영향에 대한 우려도 존재한다. 따라서 세계 각국에서는 관련 법률을 제정하여 관리하고 있다.

일본에서는 농연기구 주도로 누에 유전자 재조합 연구가 진행되고 있으며, 카르타헤나법에 따라 유전자 변형 생물을 관리한다. 2023년에는 유전자 재조합 송사리 무단 사육으로 카르타헤나법 위반 사례가 처음 적발되었다.[376]

4. 1. 유전자 변형 미생물

곰팡이는 박테리아와 동일한 많은 과정에 사용될 수 있다. 산업 응용 분야에서 효모는 조작 및 배양이 용이한 단세포 유기체라는 박테리아의 장점과 진핵생물에서 발견되는 고급 단백질 변형을 결합한다. 효모는 식품, 의약품, 호르몬 및 스테로이드에 사용되는 크고 복잡한 분자를 생산하는 데 사용될 수 있다.[134] 효모는 와인 생산에 중요하며 2016년 현재 미국과 캐나다에서 와인 발효에 관여하는 유전자 변형 효모 2종이 상용화되었다. 하나는 말산 발효 효율을 증가시키고 다른 하나는 발효 과정에서 위험한 에틸 카바메이트 화합물의 생성을 방지한다.[94] 유전자 변형 곰팡이로부터 바이오 연료 생산도 발전했다.[135]

곰팡이는 곤충의 가장 흔한 병원체이므로 매력적인 생물 살충제를 만든다. 박테리아와 바이러스와 달리 곰팡이는 접촉만으로 곤충을 감염시키는 장점이 있지만 화학 살충제에 비해 효율성이 떨어진다. 유전자 조작은 일반적으로 더 독성이 강한 단백질을 추가하거나,[136] 감염률을 높이거나 포자의 지속성을 향상시켜 독성을 개선할 수 있다.[137] 많은 질병 매개체가 곤충병원성 곰팡이에 취약하다. 생물학적 해충 방제의 매력적인 표적은 말라리아, 황열병 및 뎅기열을 포함한 다양한 치명적인 질병의 매개체인 모기이다. 모기는 빠르게 진화할 수 있으므로 모기가 옮기는 ''열원충''이 감염성 질환이 되기 전에 죽여야 하지만 곰팡이에 대해 질병 저항성이 생길 정도로 빨리 죽여서는 안 되는 균형을 유지해야 한다. ''Metarhizium anisopliae'' 및 ''Beauveria bassiana''와 같은 곰팡이를 유전자 조작하여 모기 감염성의 발달을 지연시킴으로써 저항성을 진화시키려는 선택 압력이 감소한다.[138] 또 다른 전략은 곰팡이에 말라리아 전염을 차단하는 단백질을 추가하거나[138] ''열원충''을 완전히 제거하는 것이다.[139]

일반적인 흰색 양송이인 ''Agaricus bisporus''는 갈변에 저항하도록 유전자 편집되어 유통 기한이 늘어났다. 사용된 과정은 CRISPR를 사용하여 유전자 녹아웃하여 폴리페놀 산화 효소를 암호화하는 유전자를 녹아웃했다. 유기체에 외래 DNA를 도입하지 않았기 때문에 기존 GMO 프레임워크에 따라 규제되지 않는 것으로 간주되었으며, 따라서 출시가 승인된 최초의 CRISPR 편집 유기체이다.[140] 이는 유전자 편집 유기체를 유전자 변형 유기체로 간주해야 하는지[141]와 이를 어떻게 규제해야 하는지에 대한 논쟁을 심화시켰다.[142]

4. 2. 유전자 변형 동물

녹색 형광 단백질을 발현하는 개구리


대다수의 유전자 변형 동물은 연구 단계에 있으며, 시장에 출시된 수는 아직 적다.[188] 2018년 기준으로, 미국에서 단 3종의 유전자 변형 동물만이 승인되었다. 염소와 닭은 의약품 생산을 위해, 연어는 성장 속도를 높이기 위해 유전자 변형되었다.[189] 유전자 변형의 어려움에도 불구하고, 최종 목표는 식물과 거의 같다. 유전자 변형 동물은 연구 목적, 산업 또는 치료 제품 생산, 농업적 사용, 또는 건강 개선을 위해 만들어진다. 유전자 변형 애완동물을 만드는 시장도 존재한다.[190]

유전자 치료[226]는 유전자 변형 바이러스를 사용하여 인간의 질병을 치료할 수 있는 유전자를 전달한다. 유전자 치료는 비교적 새로운 기술이지만, 몇 가지 성공 사례가 있었다. 중증 복합 면역 결핍증[227], 레버 선천성 흑암시[228]와 같은 유전 질환을 치료하는 데 사용되었다. 낭성 섬유증[229], 겸상 적혈구 빈혈증[230], 파킨슨병[231][232], 암[233][234][235], 당뇨병[236], 심장 질환[237] 및 근이영양증[238]과 같이 현재 치료 불가능한 다양한 질병에 대한 치료법도 개발되고 있다. 이러한 치료법은 체세포에만 영향을 미치므로, 어떤 변화도 상속되지 않는다. 생식 세포 유전자 치료는 모든 변화가 상속될 수 있게 하여, 과학계 내에서 우려를 불러일으켰다.[239][240]

2015년에는 CRISPR을 사용하여 생존할 수 없는 인간 배아의 DNA를 편집했다.[241][242] 2018년 11월, 허젠쿠이는 HIV가 세포에 침투하는 데 사용하는 수용체를 코딩하는 ''CCR5'' 유전자를 비활성화하기 위해 두 개의 인간 배아의 유전자 편집을 했다고 발표했다. 그는 쌍둥이 여자아이 룰루와 나나가 몇 주 전에 태어났으며, 비활성화된 CCR5(모자이크 현상)와 함께 기능적인 CCR5 사본을 가지고 있어 HIV에 여전히 취약하다고 말했다. 이 연구는 비윤리적이고 위험하며 시기상조라는 비판을 받았다.[243]

녹색 형광 단백질을 발현하는 형질전환 히드라


다양한 동물에서 형질전환 유기체를 만들기 위한 시스템이 개발되었다. 닭은 배아 발달 연구,[283] 조류독감 전파 방지,[284] 역설계를 사용하여 공룡과 같은 표현형을 재현하여 진화적 통찰력을 제공하는 등 다양한 목적으로 유전자 변형되었다.[285] 닭은 희귀 질환을 치료하는 효소인 Kanuma라는 약물을 알에서 생산하도록 유전자 변형되었으며, 2015년에 미국 규제 승인을 받았다.[286] 특히 ''Xenopus laevis''와 ''Xenopus tropicalis''와 같은 유전자 변형 개구리는 발생 생물학 연구에 사용된다. 유전자 변형 개구리는 특히 내분비 교란 물질에 대한 오염 센서로도 사용할 수 있다.[287] 호주 두꺼비를 통제하기 위해 유전자 조작을 사용하는 방안이 제안되었다.[288][289]

선충류 ''Caenorhabditis elegans''는 분자 생물학을 연구하는 주요 모델 유기체 중 하나이다.[290] RNA 간섭 (RNAi)은 ''C. elegans''에서 발견되었으며[291] 이중 가닥 RNA를 발현하도록 변형된 박테리아를 먹이는 것만으로 유도할 수 있다.[292] 또한 안정적인 형질전환 선충류를 생산하는 것이 비교적 쉬우며, 이는 RNAi와 함께 유전자 연구에 사용되는 주요 도구이다.[293] 형질전환 선충류는 리포터 유전자를 부착하여 유전자 발현 및 위치를 연구하는 데 가장 일반적으로 사용된다. 형질전환체는 RNAi 기술과 결합하여 표현형을 구제하고, 유전자 기능을 연구하고, 실시간으로 세포 발달을 이미지화하거나, 다양한 조직 또는 발달 단계에 대한 발현을 제어할 수도 있다.[293] 형질전환 선충류는 바이러스,[294] 독성학,[295] 질병,[296][297] 및 환경 오염 물질을 감지하는 데 사용되었다.[298]

해삼의 백색증을 유발하는 유전자가 발견되어 드문 고급 식재료인 흰색 해삼을 만드는 데 사용되었다. 이 기술은 또한 해삼의 여름철 동면, 내장적출 및 사망 시 신체 용해를 포함하여 해삼의 특이한 특성을 담당하는 유전자를 조사할 수 있는 길을 열어준다.[299] 납작벌레는 단일 세포에서 자체를 재생하는 능력이 있다.[300] 2017년까지 이를 변형할 효과적인 방법이 없어 연구가 방해받았다. 미세 주입 및 방사선을 사용하여 과학자들은 최초의 유전자 변형 납작벌레를 만들었다.[301] 해양 환형동물인 강털벌레가 변형되었다. 생식 주기가 달의 위상과 동기화되고, 재생 능력이 있으며, 진화 속도가 느리다는 점에서 흥미롭다.[302] ''히드라'' 및 말미잘 ''Nematostella vectensis''와 같은 자포동물은 면역 및 특정 발달 과정의 진화를 연구하기 위한 매력적인 모델 유기체이다.[303] 유전자 변형된 다른 동물로는 달팽이,[304] 도마뱀붙이, 거북이,[305] 가재, 굴, 새우, 조개, 전복[306] 및 해면이 있다.[307]

곤충에서는 농업·식품산업기술종합연구기구(농연기구)가 주도하여 누에(Bombyx mori)의 유전자 재조합 연구가 이루어지고 있다. 2020년 현재 카르타헤나법에 따른 제1종 사용이 인정되어 양잠 농가에 의한 3령 이후의 사육·출하가 이루어지고 있다.[376]

2023년, 도쿄공업대학의 전 대학원생 등 남녀 5명이 국가의 승인을 받지 않고 붉게 빛나는 유전자 재조합 송사리를 길렀다는 등의 이유로 전국에서 처음으로 카르타헤나법 위반이 적용되었다.

4. 3. 유전자 변형 식물 (유전자 변형 작물)

옥수수줄기 벌레 유충에 노출된 야생형 땅콩('''위''')과 ''Bacillus thuringiensis'' 유전자 추가된 형질전환 땅콩('''아래''')


해충 저항성 형질전환 ''Bacillus thuringiensis'' (Bt) 옥수수를 검사하는 케냐인


황금 쌀과 백미 비교


유전자 변형 작물은 농업에 사용되는 유전자 변형 식물이다. 최초로 개발된 작물은 동물이나 사람의 식량으로 사용되었으며, 특정 해충, 질병, 환경 조건, 부패 또는 화학적 처리(예: 제초제에 대한 저항성)에 대한 저항성을 제공했다. 두 번째 세대 작물은 종종 영양 프로파일을 변경하여 품질을 개선하는 것을 목표로 했다. 세 번째 세대 유전자 변형 작물은 의약제, 바이오 연료 및 기타 산업적으로 유용한 제품 생산뿐만 아니라 생물 정화를 포함한 비식량 목적에 사용될 수 있다.[158]

농업 발전에 대한 세 가지 주요 목표는 생산량 증가, 농업 노동자의 조건 개선 및 지속 가능성이다. 유전자 변형 작물은 곤충 압력을 줄이고, 영양가를 높이고, 다양한 비생물적 스트레스에 대한 내성을 높여 수확량을 개선함으로써 기여한다. 이러한 잠재력에도 불구하고, 2018년 현재 상업화된 작물은 면화, 콩, 옥수수, 카놀라와 같은 환금 작물로 제한되어 있으며, 도입된 형질의 대부분은 제초제 내성 또는 곤충 저항성을 제공한다.[158] 2014년에 재배된 모든 유전자 변형 작물의 절반을 콩이 차지했다.[159] 농부들의 채택은 빨랐으며, 1996년과 2013년 사이에 유전자 변형 작물로 재배되는 총 토지 면적이 100배 증가했다.[160] 그러나 지리적으로 확산은 불균등하여 아메리카 대륙과 아시아 일부 지역에서 강한 성장을 보였고 유럽과 아프리카에서는 미미했다.[158] 사회 경제적 확산은 더욱 균등하게 이루어졌으며, 2013년에는 전 세계 유전자 변형 작물의 약 54%가 개발 도상국에서 재배되었다.[160] 의문이 제기되었지만,[161] 대부분의 연구에 따르면 유전자 변형 작물 재배는 살충제 사용 감소, 작물 수확량 증가 및 농장 수익 증가를 통해 농부에게 도움이 되는 것으로 나타났다.[162][163][164]

대부분의 유전자 변형 작물은 일반적으로 글리포세이트 또는 글루포시네이트 기반의 선택된 제초제에 내성을 갖도록 수정되었다. 제초제에 저항하도록 설계된 유전자 변형 작물은 이제 종래의 육종된 저항성 품종보다 더 많이 이용 가능하다;[165] 미국에서는 콩의 93%와 재배되는 대부분의 유전자 변형 옥수수가 글리포세이트 내성을 가지고 있다.[166] 현재 곤충 저항성을 위해 엔지니어링에 사용되는 대부분의 유전자는 ''Bacillus thuringiensis'' 박테리아에서 유래하며 델타 엔도톡신을 암호화한다. 일부는 식물성 살충 단백질을 암호화하는 유전자를 사용한다.[167] 곤충 방제를 위해 상업적으로 사용되는 유일한 유전자는 ''B. thuringiensis''에서 유래하지 않은 카우피 트립신 억제제 (CpTI)이다. CpTI는 1999년에 면화 사용이 처음 승인되었으며 현재 쌀에서 시험을 거치고 있다.[168][169] 유전자 변형 작물의 1% 미만이 바이러스 저항성 제공, 노화 지연 및 식물 구성 변경을 포함한 기타 형질을 포함했다.[159]

황금 쌀은 영양가를 높이는 것을 목표로 하는 가장 잘 알려진 유전자 변형 작물이다. 쌀의 식용 부분에서 비타민 A의 전구체인 베타카로틴을 생합성하는 세 개의 유전자로 설계되었다.[170] 이 쌀은 매년 67만 명의 5세 미만 어린이 사망[172]과 추가로 50만 건의 돌이킬 수 없는 소아 실명을 유발하는 비타민 A 결핍증 지역에서 재배 및 소비될 강화 식품을 생산하기 위한 것이다.[171][173] 원래 황금 쌀은 1.6μg/g의 카로티노이드를 생산했으며, 추가 개발을 통해 23배 증가했다.[174] 2018년에 식품 사용에 대한 최초 승인을 받았다.[175]

식물 및 식물 세포는 바이오리액터에서 생물 의약품 생산을 위해 유전자 조작되었으며, 이는 약물 제조로 알려진 과정이다. 개구리밥 ''Lemna minor'',[176] 조류 ''Chlamydomonas reinhardtii'',[177] 이끼 ''Physcomitrella patens''을 사용하여 연구가 수행되었다.[178][179] 생산된 생물 의약품에는 사이토카인, 호르몬, 항체, 효소 및 백신이 포함되며, 이 중 대부분은 식물 종자에 축적된다. 많은 약물은 또한 천연 식물 성분을 포함하며, 그 생산으로 이어지는 경로는 더 많은 양을 생산하기 위해 유전자 변형되었거나 다른 식물 종으로 이전되었다.[180] 바이오리액터에 대한 다른 옵션은 생체 고분자[181] 및 바이오 연료이다.[182] 박테리아와 달리 식물은 번역 후 변형을 통해 단백질을 수정하여 더 복잡한 분자를 만들 수 있다. 또한 오염 위험도 적다.[183] 치료제는 고셔병 치료제를 포함하여 형질전환 당근 및 담배 세포에서 배양되었다.[184][185]

백신 생산 및 보관은 형질전환 식물에서 큰 잠재력을 가지고 있다. 백신은 생산, 운송 및 투여 비용이 많이 들기 때문에 현지에서 생산할 수 있는 시스템이 있으면 가난하고 개발도상 지역에 대한 접근성을 높일 수 있다.[180] 식물에서 발현된 백신을 정제하는 것뿐만 아니라 식물에서 식용 백신을 생산하는 것도 가능하다. 식용 백신은 섭취 시 특정 질병에 대한 보호를 위해 면역 체계를 자극한다. 식물에 저장하면 냉장 보관이 필요 없고, 정제할 필요가 없으며, 장기적인 안정성을 갖기 때문에 장기적인 비용을 절감할 수 있다. 또한 식물 세포 내에 보관하면 소화 시 위산으로부터 어느 정도 보호를 제공한다. 그러나 형질전환 식물을 개발, 규제 및 포함하는 데 드는 비용이 높아 현재의 대부분의 식물 기반 백신 개발은 통제가 엄격하지 않은 수의학에 적용되고 있다.[186]

유전자 변형 작물은 농업 관련 CO2 배출량을 줄이기 위한 한 가지 방법으로 제안되었으며, 이는 더 높은 수확량, 살충제 사용 감소, 트랙터 연료 사용 감소 및 무경운 때문이다. 2021년 연구에 따르면 EU에서 유전자 변형 작물을 광범위하게 채택하면 온실 가스 배출량이 3,300만 톤의 CO2 당량 또는 총 농업 관련 배출량의 7.5%를 줄일 수 있다.[187]

4. 4. 유전자 변형 어류

유전자 변형 어류는 과학 연구, 애완동물, 식량으로 사용된다. 양식업은 성장하는 산업으로, 현재 전 세계에서 소비되는 어류의 절반 이상을 공급하고 있다.[245] 유전자 공학을 통해 성장률을 높이고, 음식 섭취량을 줄이며, 알레르기 유발 특성을 제거하고, 내냉성을 높이며, 질병 저항성을 제공하는 것이 가능하다. 또한 어류는 수생 오염을 감지하거나 생물 반응기로 기능할 수도 있다.[246]

몇몇 그룹에서는 오염 물질의 존재에 의해 활성화되는 유전자에 형광 단백질을 부착하여 오염을 감지하는 제브라피쉬를 개발하고 있다. 그러면 물고기가 빛나며 환경 센서로 사용될 수 있다.[247][248] 글로피쉬는 밝은 빨강, 녹색, 주황색 형광 색상을 가진 유전자 변형 형광 제브라피쉬 브랜드이다. 원래 한 그룹에서 오염을 감지하기 위해 개발되었지만, 현재는 관상어 거래의 일부가 되었으며, 2003년 미국에서 판매를 시작하면서 애완동물로 공개적으로 이용 가능한 최초의 유전자 변형 동물이 되었다.[249]

유전자 변형 어류는 유전학과 발달에 관한 기초 연구에 널리 사용된다. 제브라피쉬와 송사리(Oryzias latipes)는 광학적으로 투명한 융모막(Chorion (egg), 알 속의 막)을 가지고, 빠르게 발달하며, 1개의 세포로 된 배아가 쉽게 관찰되고 형질전환 DNA를 미세 주입할 수 있기 때문에 가장 흔하게 변형된다.[250] 제브라피쉬는 발달 과정, 재생 (생물학), 유전학, 행동, 질병 메커니즘 및 독성 테스트를 위한 모델 유기체이다.[251] 그들의 투명성은 연구자들이 발달 단계, 장 기능 및 종양 성장을 관찰할 수 있게 한다.[252][253] 형질전환 프로토콜 (전체 유기체, 세포 또는 조직 특이적, 리포터 유전자 태그)의 생성은 이러한 어류를 연구함으로써 얻는 정보의 수준을 증가시켰다.[254]

유전자 변형 어류는 성장 호르몬의 과잉 생산을 유도하는 프로모터를 사용하여 양식업에서 개발되어 발달 속도를 높이고 야생 개체군에 대한 어업 압력을 잠재적으로 줄이는 데 사용된다. 이는 연어,[255] 송어[256] 및 틸라피아를 포함한 여러 종에서 극적인 성장 촉진을 가져왔다.[257] 생명 공학 회사인 아쿠아바운티 테크놀로지스(AquaBounty Technologies)는 야생 연어보다 절반의 시간 안에 성숙할 수 있는 연어 (아쿠아어드밴티지 연어(AquAdvantage salmon)라고 불림)를 생산했다.[258] 2015년에 규제 승인을 받았으며, 최초의 비식물 GMO 식품이 상용화되었다.[259] 2017년 8월 현재, GMO 연어는 캐나다에서 판매되고 있다.[260] 미국에서의 판매는 2021년 5월에 시작되었다.[261]

2023년, 도쿄공업대학의 전 대학원생 등 남녀 5명이 국가의 승인을 받지 않고 붉게 빛나는 유전자 재조합 송사리를 길렀다는 등의 이유로 전국에서 처음으로 카르타헤나법 위반이 적용되었다.

5. 세계 GMO 현황

2002년 말 기준으로 16개국에서 유전자 변형 식물을 재배하고 있으며, 아르헨티나, 브라질 등에서도 유전자 변형 작물을 재배하고 있다. 2007년 이전 10년간 세계 재배 면적은 50배 이상 증가했고, 경작 면적 증가율도 매년 10%를 넘었다. 2004년도 GMO 작물 재배 면적은 8,100만 헥타르(ha)로 2003년에 비해 15% 증가했으며, 1996년에 비하면 약 47배 증가했다.[378]

2008년 2월, '농업생명공학 응용을 위한 국제서비스'의 발표에 따르면, 23개 국가에서 GMO를 재배하고 있으며, 총 재배 면적은 1억 1430만 헥타르로 전 세계 경작지 15억 헥타르의 8%를 차지한다.[379] 2008년에는 수요에 비해 공급이 부족하여 곡물 가격이 급등하면서, GMO 수입을 금지하던 국가와 기업들도 수입을 시작했고, GMO에 대한 인식도 점차 변하고 있다. 그러나 같은 해 프랑스에서는 GMO를 제한하는 법안이 의회를 통과하여 논란이 되기도 하였다.[380]

1990년대 초반, 유전자 변형 식품(GMO food)이 시장에 처음 등장했다. 대표적인 유전자 변형 식품에는 콩, 곡식, 캐놀라, 면실유 등이 있다. 동물 식품도 개발되었지만, 시장에는 거의 없다. 2006년에는 돼지가 회충 유전자를 통해 오메가 3 지방산을 생산하도록 변형되었고, 식물 인을 더 효과적으로 흡수할 수 있는 유전자 변형 돼지 종도 개발되어 거름의 인 함량이 60%까지 감소되었다. 2015년에는 미국 식품의약국(FDA)이 유전자 변형 연어의 식용을 승인했다. 이 연어는 태평양치누크연어를 주입하여 성체가 되기까지 16~18개월밖에 걸리지 않도록 변형되었으며, 일반 연어와 생물학적으로 차이가 없고 영양이 풍부하다.[381]

6. 대한민국 내 GMO 현황

대한민국은 농업생명공학에 관한 3대 기본목표를 설정하고 이를 추진했는데, 그 중 하나가 2010년까지 농업생명공학기술에 의한 벼 신품종 개발 기술 수준을 세계 1위로 만드는 것이었다.[382] 이러한 정책 목표 아래 연구와 개발 단계에 있는 품목은 많으나 상품화된 품목은 없다. 하지만 2001년 7월부터 2007년 상반기까지 600만 톤이 넘는 GMO 콩을 수입했지만, 최종 제품에서 GMO 성분이 검출되지 않아 식용유, 간장, 액상과당 등의 제품에 표시되지 않았다.[383] 그 외 단지 수출 품목에 대한 소비자의 알 권리를 보장하고, GMO 관리를 위한 다양한 법제를 마련해 두고 있다.[383]

농촌진흥청으로부터 제출받은 GMO 현황 자료를 분석한 결과, 2011년부터 2014년까지 GMO 농산물의 수입은 39% 증가했다. 2011년부터 2014년까지 총 3539만 톤, 13조원어치를 수입했다. 한 해 평균 885만 톤, 3조원어치를 수입한 것이다. 2014년에는 1082만 톤, 3.65조원어치로 역대 최대치를 기록했다. GMO와 관련 식용에 대한 안전성 문제는 아직 해결되지 않았고 많은 시간이 필요할 것으로 판단되어 GMO의 급속한 수입 증가는 결국 국부의 원천인 종자 산업에까지 영향을 미칠 것이며, 우리나라 농산물의 수급 문제에도 직간접적으로 영향을 줄 것이다. 따라서 종자 수출을 위해서라도 연구 개발에는 지속적인 관심과 지원이 필요하다고 밝혔다.

결론적으로 유전자 변형 작물의 수입 1위 국가는 대한민국이다.[384] 일본이 수입 1위이지만 동물 사료로만 사용되는데, 수입 2위인 대한민국은 재래시장에서 식용으로 판매한다.[384]

7. 유전자 변형 생물에 관한 법률

유전자 변형 생물(GMO)에 대한 정의는 국가 및 국제기구마다 다르지만, 일반적으로 자연적인 교배나 재조합으로 발생하지 않는 방식으로 유전자가 변형된 생물을 의미한다.[9][10][11] 유전자 변형 생물은 정부 기관에 의해 규제되며, 연구 및 출시에 적용된다. 유전자 공학에 관한 규제 틀 개발은 1975년 캘리포니아주 아실로마에서 시작되었다.[308] 생물 안전성에 관한 카르타헤나 의정서는 유전자 변형 생물의 이동, 취급 및 사용을 규제하는 국제 조약으로, 2000년에 채택되어 2003년에 발효되었다.[309][310]

유전자 변형 생물의 출시에 대한 규제는 국가마다 다르며, 미국과 유럽 사이에 가장 큰 차이가 있다.[314] 일부 국가는 유전자 변형 생물의 출시를 금지하거나 제한하고, 다른 국가는 다양한 수준으로 규제하며 허용한다.[316][317][318][319] 2016년에는 38개국이 공식적으로 유전자 변형 생물의 재배를 금지하거나 금지하고 있으며, 9개국이 수입을 금지하고 있다.[320]

유럽 연합(EU)은 EU 내에서의 재배 승인과 수입 및 가공 승인을 구분한다.[322] 미국 정책은 검증 가능한 과학적 위험을 살펴보고 실질적 동등성의 개념을 사용한다.[326]

7. 1. 국제 협약

유전자 변형 생물(GMO) 관련 국제 협약 및 논쟁은 다양한 이해 관계자 간의 복잡한 관계를 보여준다.

유럽 연합은 2003년 미국과 무역 마찰을 빚어온 유전자 변형 농산물 수입 금지 조치를 해제했지만, 유전자 변형 성분을 0.9% 이상 함유한 모든 제품에 대해 유전자 변형 제품임을 표시하도록 의무화했다.[386] 이는 소비자들이 유전자 변형 식품인지 여부를 알고 제품을 선택할 수 있도록 하기 위한 조치였다. 미국은 전 세계 유전자 변형 농산물의 70% 이상을 생산하는 최대 수출국으로, 유럽 연합의 수입 금지 조치로 인해 옥수수 수출에서만 연간 3억달러의 손실을 입고 있다고 주장해왔다.[386]

GMO, 특히 실험실 환경 밖 출시에 대한 논란은 소비자, 생산자, 생명공학 회사, 정부 규제 기관, 비정부 기구 및 과학자들 사이에 존재한다.[337] 주요 쟁점은 GM 작물과 이들로부터 생산된 식품의 안전성, 그리고 재배가 환경에 미치는 영향이다.[337] 이러한 논란은 소송, 국제 무역 분쟁, 시위로 이어졌으며, 일부 국가에서는 상업 제품에 대한 제한적인 규제로 이어졌다.[337]

GMO의 라벨링을 옹호하는 시위자


현재 GM 작물에서 파생된 식품이 기존 식품보다 인간 건강에 더 큰 위험을 제기하지 않는다는 과학적 합의가 있지만, 각 GM 식품은 도입 전에 사례별로 테스트해야 한다. 그럼에도 불구하고, 일반 대중은 과학자보다 GM 식품을 안전하다고 인식할 가능성이 낮다.

1990년대 후반까지는 야생 개체군으로의 유전자 흐름이 드물고 쉽게 근절될 것으로 생각되었으나,[339] 이후 수십 년 동안 여러 사례가 관찰되었다. GM 작물과 호환되는 식물 간의 유전자 흐름과 광범위한 제초제 사용 증가는 제초제 저항성 잡초 개체군의 위험을 증가시킬 수 있다.[340][341]

이러한 우려를 해결하기 위해 일부 GMO는 확산을 제어하는 특성을 가지도록 개발되었다. 예를 들어, 유전자 변형 연어가 야생 연어와 번식하는 것을 막기 위해 식품용으로 사육되는 모든 물고기는 암컷이고, 3배체이며, 99%는 생식 불능이고, 탈출한 연어가 생존할 수 없는 지역에서 사육된다.[345][346]

기타 환경 및 농업적 우려 사항에는 생물 다양성 감소, 2차 해충(비표적 해충) 증가, 해충 저항성 해충 진화 등이 있다.[349][350][351]

GMO에 대한 소비자 수용에는 큰 차이가 있으며, 유럽인은 북미인보다 GM 식품에 대해 부정적으로 생각할 가능성이 더 크다.[364] 유기농 소비자 협회, 우려 과학자 연합, 그린피스와 같은 비정부 기구 (NGO)들은 GMO의 위험이 적절하게 확인되고 관리되지 않았으며, 의무적 라벨링 또는 모라토리엄을 제안한다.[370][371][372][373][374][375]

7. 2. GMO 표시 법안

2002년 기준으로 GMO 표시제는 유럽 연합, 한국, 일본, 뉴질랜드에서 실시하고 있다.[314]

한국은 옥수수 등은 GMO가 3% 이상 섞일 경우에 반드시 GMO를 표시해야 한다. 콩류는 2001년 4월, 콩류 가공식품은 2001년 7월, 감자는 2002년 3월, 감자 가공품은 2002년 7월부터 의무표시제를 실시한다.

농림수산식품부는 농수산물 품질관리법을 제정하여 유전자조작 농수산물의 표시 근거를 마련하고, 농수산물 품질관리법 시행령에 구체적으로 표시 대상 품목, 표시 기준 및 방법을 정하였다. 이에 따라 허위로 표시하거나 표시를 하지 않은 위반업자들은 최고 3000만원 이하의 벌금 또는 3년 이하의 징역형을 받게 된다(농수산물품질관리법령 35조).

표시 대상은 유전자조작 농수산물 중 농림수산식품부 장관 또는 해양수산부 장관이 정하여 고시하고, 그 밖의 유전자조작 농수산물에 대해서는 자율적으로 표시할 수 있다. 또한 유전자조작 농수산물이 아닌 경우에는 유전자조작 농수산물이 아님을 자율적으로 표시할 수 있다.

기존의 농수산물과 구성 성분, 영양가, 용도, 알레르기 반응 등의 특성이 다르다고 판명된 품목, 인간의 유전자를 식물 또는 동물에 도입한 농수산물 등 윤리적으로 문제가 제기되는 품목, 기타 농림수산식품부 장관이 소비자에게 올바른 구매 정보 제공을 위하여 필요하다고 인정하는 품목이 표시 대상이다(농수산물품질관리법시행령 26·27조).

표시 기준 및 방법은 첫째, GMO 농산물인 경우에는 ‘유전자변형 농산물’이라고 표시하고, GMO 농산물 등을 포함한 경우에는 ‘유전자변형 농산물 포함’이라고 표시한다. 둘째, 해당 농수산물의 포장 용기 표면 또는 판매 장소 등에 최종 구매자가 용이하게 판독할 수 있는 활자체로 표시하고, 식별하기 쉬운 위치에 표시하며, 쉽게 지워지거나 떨어지지 않는 방법으로 표시한다.

제품의 주요 수출국인 미국은 안전에 이상이 없다는 입장이지만, 유럽에서는 동물 실험 결과 부작용이 발견되었기 때문에 GMO 식품 표시 제도를 시행하고 있다. 유럽연합 국가들은 1% 이상, 일본은 5% 이상이 GMO 표시 기준이다.

규제 당국과 관련된 주요 문제 중 하나는 유전자 변형 제품에 라벨을 부착해야 하는지 여부이다. 유럽 위원회는 정보에 입각한 선택을 허용하고, 잠재적인 허위 광고를 피하며,[328] 건강 또는 환경에 대한 유해한 영향이 발견될 경우 제품의 철수를 용이하게 하기 위해 의무적 라벨링 및 추적이 필요하다고 말한다.[329] 미국 의학 협회[330]와 미국 과학 진흥 협회[331]는 유해성에 대한 과학적 증거가 없는 경우에도 자발적 라벨링은 공포, 불확실성 및 의심을 유발하고 소비자에게 잘못된 경고를 할 것이라고 말한다. 시장에서 유전자 변형 제품의 라벨링은 64개국에서 요구된다.[332] 라벨링은 유전자 변형 내용물 수준(국가별로 다름)까지 의무적이거나 자발적일 수 있다. 미국에서는 국가 바이오엔지니어링 식품 공개 표준(의무 준수일: 2022년 1월 1일)은 유전자 변형 식품의 라벨링을 요구한다.[333] 캐나다에서는 유전자 변형 식품의 라벨링이 자발적인 반면,[334] 유럽에서는 승인된 유전자 변형 생물이 0.9% 이상 포함된 모든 식품(가공 식품 포함) 또는 사료에 라벨을 부착해야 한다.[335]

7. 3. 한국의 관련 법안 현황

대한민국은 유전자 변형 생물(GMO)를 재배하지 않지만, 수입하여 사용하고 있다. GMO 표시가 의무화된 2001년 이후 GMO 대두(콩)를 수입하여 매년 100t 정도를 소비하고 있다.[385] 과거에는 1% 미만의 GMO 원료 함유를 허용했던 유럽과 달리, 대한민국은 일본처럼 3%의 GMO 함유량을 허용했었다. 당시 일본은 제조 시 GMO 원료가 포함되더라도 최종 상품에서 GMO 유전자가 검출되지 않으면 표시 대상에서 제외하는 등 규제가 가벼웠다. 하지만 2009년 4월부터 대한민국은 GMO 원료를 사용한 모든 식품에 대해 유전자재조합 표시 대상을 확대했다. 이에 따라 이전에는 GMO 원료를 함량 5순위 이내로 사용하여 최종 제품에 해당 성분이 남아 있는 경우에만 표시했지만, 이를 변경하여 소비자의 알 권리를 보장하고 선택권을 넓히기로 하였다.[387]

8. 유전자 변형 생물(GMO) 논쟁

유전자 변형 생물(GMO)은 그 정의가 명확하지 않으며, 국가 및 국제기구마다 다르게 정의된다. 가장 넓은 의미로는 자연적으로 유전자가 변형된 것을 포함하여 유전자가 변경된 모든 것을 포함할 수 있다.[3][4] 좁은 의미로는 인간에 의해 유전자가 변경된 모든 유기체를 포함할 수 있으며, 여기에는 모든 작물과 가축이 포함된다.[5] 1993년 브리태니커 백과사전은 유전자 공학을 인공 수정, 체외 수정, 정자 은행, 복제 등을 포함하는 "광범위한 기술 중 하나"로 정의했다.[5]

유럽 연합(EU)은 초기에는 "선택적 육종 및 기타 인공 선택 방법"으로 생산되는 GMO를 포함하는 넓은 정의를 사용했다.[6] 그러나 과학 및 농업계의 압력과 과학 발전에 따라 전통적인 육종, 체외 수정, 배수성 유도, 돌연변이 육종 등은 제외하는 것으로 정의가 변경되었다.[7][8][27]

식량 농업 기구, 세계 보건 기구, 유럽 위원회는 유기체가 "자연적으로 교배 및/또는 자연적인 재조합에 의해 발생하지 않는" 방식으로 변경되어야 한다는 정의를 제시했다.[9][10][11] 그러나 수평 유전자 전달과 같은 자연 현상의 발견으로 인해 "자연적으로 발생"하는 것에 대한 혼란이 가중되면서 정의는 계속 조정되고 있다.[12]

유전자 조작 유기체(GEO)는 GMO보다 더 정확한 용어로 간주될 수 있다.[15][8] 생물 안전성에 관한 카르타헤나 의정서는 2000년에 ''살아있는 변형 유기체''(LMO)라는 용어를 사용하며, 이를 "현대 생명 공학의 사용을 통해 얻은 새로운 조합의 유전 물질을 가진 모든 살아있는 유기체"로 정의했다.[16]

미국 농무부(USDA)는 GMO를 유전자 공학 또는 전통적인 방법으로 도입된 유전적 변화가 있는 식물 또는 동물로 간주하는 반면, GEO는 재조합 DNA 기술과 같은 분자 생물학을 사용하여 유전자가 도입, 제거 또는 재배열된 유기체를 지칭한다.[19]

GMO 정의는 제품보다 과정에 초점을 맞추고 있어, 유사한 유전자형과 표현형을 가진 GMO와 비 GMO가 존재할 수 있다.[20][21] 이는 과학자들이 GMO를 과학적으로 무의미한 범주로 분류하게 만들었다.[22] 또한 유기농 기관과 GMO를 금지하려는 단체에도 문제를 야기했다.[24][25] 유전자 편집과 같은 새로운 기술의 발전은 GMO 정의에 대한 혼란을 더욱 가중시키고 있다.[27][327]

일부에서는 물이나 소금과 같이 유전 물질을 전혀 포함하지 않는 제품에도 "비 GMO" 또는 "GMO 프리" 라벨을 부착하여 "더 건강하다"는 인상을 주기도 한다.[28][29][30]

8. 1. 찬성 측 주장

유전자 변형 생물은 다른 유기체의 DNA를 재조합하여 만들기 때문에, 유전자(DNA)의 발견과 조합이 그 시초라고 할 수 있다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 구조를 밝혔고, 1971년에는 DNA의 특정 염기 부분을 자를 수 있게 되었다. 1973년에는 잘라낸 DNA 조각을 다른 DNA에 붙이는 기술이 개발되면서, 살모넬라 유전자를 이용한 유전자 재조합 박테리아가 처음으로 만들어졌다.[1]

이 기술은 인슐린 대량생산 등에 먼저 사용되었으며, 1994년 미국 식품의약청(FDA)의 승인을 받은 무르지 않는 토마토가 유전자 변형 식품으로 처음 등장했다. 이후 몬산토의 콩, 노바티스의 옥수수와 감자 등 다양한 유전자 변형 작물이 판매되었고, 재배 용이성과 기능성 등의 장점으로 재배 면적도 꾸준히 늘고 있다.[1]

8. 2. 반대 측 주장

유전자 변형 식품(GMO)은 인체에 미치는 영향에 대한 구체적인 피해 사례와 부작용에 대한 연구가 현재도 진행 중이다.[1] 인체에 미칠 영향에 대한 우려로 세계 각국에서는 각기 다른 형질과 첨가량에 대해 법으로 규제하고 있는 부분이 많다.[1] 이에 따라 농산물 수입 및 GMO 함유 상품에 대한 표시 제도 등 각국에서 논란 및 관련 법률들이 정비되고 있는 상황이다.[1]

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