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황금쌀

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목차

1. 개요

황금쌀은 비타민 A 결핍증을 해결하기 위해 유전자 변형된 쌀 품종이다. 1982년 록펠러 재단의 계획으로 시작되어, 2000년에 과학적 세부 사항이 처음 발표되었다. 황금쌀은 수선화와 박테리아에서 유래한 유전자를 도입하여 베타카로틴을 생성하도록 설계되었으며, 비타민 A 결핍증이 심각한 개발도상국에서 쌀을 주식으로 하는 어린이들에게 도움이 될 것으로 기대되었다. 2018년 캐나다와 미국에서 안전성을 승인받았지만, 필리핀에서는 상업적 재배가 승인되었다가 중단되는 등 논란이 있다. 황금쌀은 안전성, 환경 영향, 사회경제적 영향에 대한 우려와 지지, 시위, 연구, 보급에 관한 다양한 논쟁을 겪고 있다.

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황금쌀
지도 정보
기본 정보
이름황금쌀
원산지록펠러 재단
학명Oryza sativa
품종황금쌀
개발
개발자잉고 포트리쿠스, 페터 바이어
개발 연도2000년
특징
색깔황금색
비타민비타민 A 전구체인 베타카로틴 함유
유전자 조작
유전자 삽입파이토엔 합성 효소 유전자
카로틴 데스츄레이즈 유전자
관련 논쟁
찬성비타민 A 결핍증을 해결할 수 있는 잠재력
수많은 노벨상 수상자들의 지지
반대유전자 변형 작물에 대한 우려
생태계 영향에 대한 우려
영양 개선 효과에 대한 논란
기타
특허인도주의적 목적을 위해 특허권 포기
승인미국 식품의약국(FDA) 안전 승인

2. 역사

황금쌀 개발 연구는 1982년 록펠러 재단의 계획으로 시작되었다.[6] 1990년대에 피터 브램리는 단일 피토엔 불포화효소 유전자(''CrtI'')를 사용해 피토엔으로부터 라이코펜을 생산할 수 있음을 발견했다.[7] 라이코펜은 황금쌀에 내재된 시클라제에 의해 베타카로틴으로 고리화된다.[8]

황금쌀의 카로티노이드 생합성 경로 개요. 붉은색으로 표시된 황금쌀의 배젖에서 발현되는 효소는 게라닐게라닐 이인산으로부터 베타카로틴의 생합성을 촉매한다. 베타카로틴은 동물의 장에서 레티날로 전환된 후 레티놀(비타민 A)로 전환되는 것으로 추정된다.


2000년, 취리히 연방 공과대학교의 잉고 포트리쿠스와 프라이부르크 대학교의 피터 베이어가 8년간 진행한 프로젝트의 결과로 황금쌀의 과학적 세부 사항이 처음 발표되었다.[2]

2004년 루이지애나 주립 대학교 농업센터에서 황금쌀 품종의 첫 번째 현장 시험이 실시되었다.[9] 이후 필리핀, 대만, 방글라데시(2015년)에서 추가 시험이 실시되었다.[10] 현장 시험 결과, 현장에서 재배된 황금쌀은 온실에서 재배된 것보다 베타카로틴을 4~5배 더 많이 생산하는 것으로 나타났다.[11]

2. 1. 황금쌀 2

2005년, 신젠타 연구팀은 옥수수의 피토엔 합성효소(psy) 유전자와 원래 황금쌀의 crtl 유전자를 결합하여 황금쌀 2호를 개발했다. 황금쌀 2호는 옥수수의 psy 유전자가 카로티노이드 합성에 가장 효과적이며 베타카로틴을 우선적으로 축적(37 μg/g 중 31 μg/g)하기 때문에 황금쌀보다 23배 많은 카로티노이드(최대 37 μg/g)를 생산한다.[27] 2015년부터 2016년까지 필리핀 4곳에서 재배된 황금쌀 2호의 구성 분석 결과, 베타카로틴을 포함한 각종 프로비타민A 이외의 물질 양은 일반적으로 소비되는 벼 계통과 동등한 수준이었다.[80]

3. 유전학

황금쌀은 유전자변형 기술을 통해 두 개의 베타카로틴 생합성 유전자를 벼에 도입하여 개발되었다.


  • ''psy'': 수선화 ''Narcissus pseudonarcissus''에서 유래한 파이토엔 합성효소 유전자
  • ''crtI'': 판토에아 속 박테리아 ''Pantoea ananatis'' (''에르위니아 우레도보라'')에서 유래한 파이토엔 불포화효소 유전자[89]


(''lcy'' (Lycopene beta-cyclase|라이코펜 베타-사이클라제영어) 유전자를 추가로 삽입해야 할 것으로 생각되었으나, 후속 연구를 통해 야생형 벼의 배젖에서 이미 ''lcy''가 생산되고 있음이 밝혀졌다.)

''psy''와 ''crtI'' 유전자는 쌀의 핵 게놈에 삽입되었고, 배젖에서만 유전자 발현이 일어나도록 배젖 특이적 프로모터의 조절을 받도록 배치되었다. 박테리아 ''crtI'' 유전자는 게라닐게라닐 이인산이 합성되는 색소체로 이동하기 위한 신호 펩타이드가 추가되도록 설계되었다.[86] ''crtI''는 라이코펜까지 카로티노이드 합성의 여러 단계를 촉매할 수 있기 때문에, 박테리아 유래 ''crtI'' 유전자를 도입하는 것은 경로를 완성하는 데 중요한 역할을 한다. 반면 식물에서는 이러한 단계에 여러 효소가 필요하다.[21] 조작된 경로의 최종 생성물은 라이코펜이지만, 식물이 라이코펜을 축적한다면 쌀은 붉은색을 띨 것이다. 그러나 최근 분석 결과, 식물의 내재 효소가 배젖에서 라이코펜을 베타카로틴으로 전환하여 쌀에 고유한 노란색을 부여하는 것으로 나타났다.[22]

4. 비타민 A 결핍증



황금쌀은 비타민 A 결핍증(VAD)으로 고통받는 어린이를 돕기 위해 연구되었다. 2005년에는 122개국에서 1억 9천만 명의 어린이와 1천 9백만 명의 임산부가 VAD의 영향을 받는 것으로 추산되었다.[90] VAD로 인해 매년 100만~200만 명이 사망하고, 50만 건의 불가역적인 실명과 수백만 건의 Xerophthalmia|안구건조증영어이 발생한다.[62] 어린이와 임산부는 특히 위험하다. 비타민 A가 부족한 지역에서는 비타민 A를 경구 투여하거나 주사로 보충한다.

1999년에는 43개국에서 5세 미만 어린이를 위한 비타민 보충 프로그램이 시행되었다. 그중 10개국에서는 1년에 두 번 고용량을 투여했으며, UNICEF에 따르면 이를 통해 VAD를 효과적으로 없앨 수 있다.[91] 그러나 UNICEF와 여러 NGO는 저용량을 자주 투여하는 것이 더 바람직하다고 말한다.[92]

VAD의 영향을 받는 국가에서는 많은 어린이가 쌀을 주식으로 하기 때문에, 쌀에서 비타민 A 전구체인 β-카로틴이 생성되도록 유전자 변형을 하는 것은 현재의 비타민 보충 프로그램이나 녹황색 채소 및 동물성 제품 섭취를 늘리는 것보다 간단하고 저렴한 방법으로 여겨진다. 황금쌀의 영양가에 대한 초기 분석에서는 황금쌀 섭취만으로는 VAD 문제를 해결할 수 없지만, 다른 보충 방법을 보완할 수 있다고 시사했다.[93][94] 황금쌀 2는 충분한 양의 프로비타민 A를 함유하고 있어 하루 약 75g으로 필요량을 충족할 수 있다.[66]

카로틴은 소수성이므로, VAD를 완화하려면 황금쌀(및 기타 비타민 A 보충제)을 섭취할 때 충분한 유지방이 있어야 한다. 또한 VAD는 일반적으로 불균형적인 식사와 관련이 있다. 따라서 황금쌀로 대체하는 것만으로는 VAD 해결책이 될 수 없다는 주장이 있다. 그러나 이는 황금쌀 초기 품종에 대한 것이며, 최신 버전에서는 한 컵으로 건강한 어린이의 영양소 요구량 60%를 섭취할 수 있다.[95] 선진국에서 설정된 영양소 요구량은 실명을 예방하는 데 필요한 양보다 훨씬 많다.[66]

5. 승인 및 거부

2018년, 캐나다와 미국은 (Health Canada)와 (FDA)이 안전성을 인정하면서 황금쌀을 승인했다.[12] 2016년 FDA는 황금쌀의 베타카로틴 함량이 미국 시장에서 비타민 A를 충분히 공급하지 못한다고 판결했으나, 이후 입장을 바꾼 것이다.[13] 캐나다 보건부는 황금쌀이 알레르기에 영향을 미치지 않으며, 의도된 높은 수준의 프로비타민 A를 제외하고는 일반 쌀 품종과 영양소 함량이 동일하다고 발표했다.[14]

2019년, 필리핀에서 황금쌀은 식용 및 사료 또는 가공용으로 사용이 승인되었다.[15] 2021년 7월 21일, 필리핀은 비타민 A 강화 황금쌀의 상업적 재배에 대한 생물안전 허가를 공식적으로 발급한 최초의 국가가 되었다.[16] 이는 남아시아와 동남아시아에서 유전자 변형 쌀의 최초 상업적 재배 승인이었다. 이 허가로 필리핀 정부가 명시한 조건에 따라 황금쌀을 대규모로 재배할 수 있게 되었다.[17] 그러나 2023년 4월, 필리핀 대법원은 소비자 건강과 환경에 위험을 초래한다고 주장하는 농민과 과학자 단체인 MASIPAG의 청원과 관련하여 필리핀 농림부에 황금쌀의 상업적 재배를 중단하라는 명령을 내렸다.[18] 이 칼리카산의 영장은 2024년 4월 항소법원에서 유지되었다.[19] 같은 날, 필리핀 항소법원은 유전자변형 농작물인 황금쌀과 Bt 가지의 상업적 재배에 대해 중지 명령을 내렸다. 항소법원은 이들의 건강 및 환경 영향에 대한 "완전한 과학적 확실성"이 부족하다고 판시했다. 이 결정은 마시파(Magsasaka at Siyentipiko para sa Pag-unlad Agrikultura (Masipag))와 그린피스 동남아시아(Greenpeace Southeast Asia) 등의 단체가 제기한 소송에 대한 응답이었다. 법원은 필리핀 로스바뇨스 대학교와 필리핀 쌀 연구소에 정부가 이전에 부여했던 생물안전 허가를 취소했다.[5] 이 결정은 수천 명 어린이의 생명을 위험에 빠뜨린다는 비판을 받았다.[20]

6. 논란

유전자변형 식품 논란과 마찬가지로 황금쌀에 대해서도 여러 우려가 제기되었다. 초기에는 황금쌀의 베타카로틴 함량이 충분하지 않다는 문제가 있었으나, 이는 새로운 품종(GR2E) 개발로 해결되었다.[27] 그러나 쌀 수확 후 베타카로틴 분해 속도와 조리 후 잔존량은 여전히 논란거리다.[36] 2009년 연구에서는 황금쌀의 베타카로틴이 인체에서 효과적으로 비타민 A로 전환된다는 결과가 나왔다.[28]

그린피스는 농업에서 특허받은 모든 유전자변형생물체(GMO) 사용에 반대하며, 황금쌀이 GMO의 광범위한 사용으로 이어질 것이라고 주장한다.[37][38] 국제 쌀 연구소(IRRI)는 프로젝트의 비상업성을 강조하며, 황금쌀 품종 판매로 인한 로열티나 대금을 받지 않을 것이라고 밝혔다.[39]

인도의 반 GMO 활동가 반다나 시바는 황금쌀이 생물다양성 감소와 식량 주권 문제를 야기할 수 있다고 주장한다.[40] 또한, 황금쌀 지지자들이 다양하고 영양가 있는 식품의 부족 문제를 감추고 있다고 비판한다.[40] 다른 단체들은 고구마, 잎채소, 과일 등 베타카로틴이 풍부한 식품을 섭취하면 충분한 비타민 A를 얻을 수 있다고 주장한다.[41] 그러나 존스홉킨스 블룸버그 공중보건대학의 키스 웨스트는 개발도상국 빈곤층에게는 이러한 식품들이 비싸거나 특정 계절에만 구할 수 있다고 반박한다.[42]

2008년 WHO의 프란체스코 브란카는 황금쌀에 대한 실제 연구 부족과 이용자 수 불확실성을 언급하며, 기존 식품 강화 및 보충제 제공이 더 유망한 방법이라고 결론지었다.[43] 2001년에 황금쌀에 비판적이었던 작가 마이클 폴란은 2013년에 연구 지원 의사를 밝혔다.[44]

2012년 ''미국 임상 영양 저널''에 발표된 연구는 윤리적 논란을 일으켰다.[31] 중국에서 6~8세 어린이를 대상으로 한 연구가 터프츠 대학교와 연방 정부의 연구 규칙을 위반한 것으로 밝혀졌다. 동의서 불충분, 연구 프로토콜 무단 변경, 중국 윤리심사위원회 미승인 등의 문제가 있었으며, 사용된 유전자변형 쌀은 불법 반입된 것이었다.[45][46]

6. 1. 지지

빌&멀린다 게이츠 재단은 농업 개발에서 유전자 변형 생물체(GMO)의 사용을 지지하며, 국제 벼 연구소의 황금쌀 개발을 지원하고 있다.[47] 2016년 6월, 107명의 노벨상 수상자들은 그린피스와 그 지지자들에게 보내는 공개 서한에서 "전반적으로 ‘GMO’에 대한, 그리고 특히 황금쌀에 대한 그들의 캠페인을 포기할 것"을 요청했다.[48]

2018년 5월, 미국 식품의약국(FDA)은 황금쌀의 인체 섭취를 승인하며 다음과 같이 밝혔다. "IRRI가 FDA에 제출한 정보를 바탕으로, 현재로서는 GR2E 쌀에서 유래한 인체 또는 동물성 식품에 대해 더 이상 질문할 것이 없다."[50] 이는 오스트레일리아(호주), 캐나다, 뉴질랜드에 이어 2018년에 황금쌀 사용을 승인한 네 번째 국가 보건기구였다.[51]

2021년 12월, 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)에 실린 칼럼에서는 규제 당국에 "황금쌀이 생명을 구할 수 있도록 허용할 것"을 촉구하며, 저자들은 "두려움과 허위 혐의"로 인해 지연되어 매년 비타민 A 결핍으로 약 26만 명이 사망하는 것으로 추산된다고 주장했다.[52]

6. 2. 시위

2013년 8월 8일, 필리핀 카마리네스 수르 주에서 국제 벼 연구소(IRRI)와 DA-PhilRice가 개발 중인 황금쌀 시험 재배지가 시위대에 의해 뿌리째 뽑혔다.[26][44][53] 영국 작가 마크 라이너스는 ''슬레이트''지에 이 파괴 행위가 필리핀 농민 운동(Kilusang Magbubukid ng Pilipinas, KMP)이 이끄는 활동가 그룹에 의해 자행되었다고 보도했다.[44][54] 마크 라이너스에 따르면, 현지 농민들은 이 행위에 참여하지 않았으며, 소수의 활동가들이 황금쌀 논을 파괴했다.[119]

7. 연구



황금쌀 개발 연구는 1982년 록펠러 재단의 계획으로 시작되었다.[6]

1990년대, 피터 브램리는 단일 피토엔 불포화효소 유전자(세균 ''CrtI'')를 사용하여 고등식물에서 일반적으로 사용되는 여러 카로티노이드 불포화효소를 도입할 필요 없이 피토엔으로부터 라이코펜을 생산할 수 있음을 발견했다.[7] 그런 다음 라이코펜은 황금쌀의 내재성 시클라제에 의해 베타카로틴으로 고리화된다.[8] 황금쌀의 과학적 세부 사항은 스위스 연방 공과대학교의 잉고 포트리쿠스와 프라이부르크 대학교의 피터 베이어가 8년간 진행한 프로젝트의 결과로 2000년에 처음으로 발표되었다.[2]

황금쌀 품종의 첫 번째 현장 시험은 2004년 루이지애나 주립 대학교 농업센터에서 실시되었다.[9] 추가 시험은 필리핀, 대만 및 방글라데시(2015년)에서 실시되었다.[10] 현장 시험은 영양가를 정확하게 측정하고 사료 시험을 수행할 수 있게 해주었다. 현장 시험의 예비 결과에 따르면 현장에서 재배된 황금쌀은 온실에서 재배된 황금쌀보다 베타카로틴을 4~5배 더 많이 생산하는 것으로 나타났다.[11]

2009년, 성인 자원자를 대상으로 한 황금쌀의 임상시험 결과는 "황금쌀에서 유래한 베타카로틴이 인체 내에서 비타민 A로 효과적으로 전환된다"는 결론을 내렸다.[28] 미국 영양학회는 황금쌀을 매일 한 컵 정도 섭취하면 비타민 A의 영양소요량의 50%를 섭취할 수 있을 것이며, 대부분의 어린아이와 그 어머니에게 이 양은 섭취 습관의 범위 내에 있다고 보았다.[29]

2012년 연구는 황금쌀이 생산하는 베타카로틴이 어린이에게 비타민 A를 제공하는 데 있어 기름 속 베타카로틴만큼 효과적임을 보여주었다.[31] 이 연구는 "모집 과정과 프로토콜이 승인되었다"고 명시했다.[31] 그러나 2015년, 해당 저널은 연구자들이 중국 어린이들에게 부모의 동의 없이 황금쌀을 제공하는 비윤리적인 행위를 했다는 이유로 연구 결과를 철회했다.[32][33]

8. 보급

황금쌀은 자급자족하는 생계형 농민들에게 무료로 배포될 예정이었다.[55] 2000년 7월 타임지에 황금쌀에 대한 긍정적인 보도가 나오면서 개발도상국에 대한 무료 라이선스가 신속하게 허가되었다.[56] 몬산토는 회사가 소유한 관련 특허에 대한 무료 라이선스를 허가한 회사 중 하나였다.[57] 인도주의적 사용과 상업적 사용의 기준은 10000USD로 설정되었다. 따라서 농민이나 황금쌀 유전자의 후속 사용자가 연간 10000USD 이상을 벌지 않는 한, 로열티를 지불할 필요가 없었다. 또한 농민들은 종자를 보관하고 재배할 수 있었다.[58]

참조

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