DNA 바코드 시스템 구축..생물산업 소재식물 판별 쉽게

안녕하십니까? 두 번째 브리핑 발표하게 될 국립생물자원관 식물자원과장 이병윤입니다.

저희가 오늘 발표할 내용은 DNA 유전 정보를 이용해서 DNA바코드 시스템을 구축하였다는 내용입니다. 이 DNA 정보로 인해서 생물산업에서 많이 이용되고 있는 생물소재에 대한 식물을 속 수준에서 판별을 쉽게 하는 내용이 되겠습니다.

제가 그 내용을 간략하게 보고 올리도록 하겠습니다.

환경부 국립생물자원관은 생물자원의 과학적 관리와 생물산업 소재의 종 판별기준 마련을 위해 우리나라에 분포하는 식물에 대한 속 수준의 DNA바코드 시스템을 구축했다고 밝혔습니다.

DNA바코드는 종마다 다르게 나타나는 유전자 정보입니다. 보통 영어로 알파벳으로 표시가 되는데 아데닌(A)이라든가 티민(T), 구아닌(G), 사이토신(C) 4가지 염기서열이 DNA의 가장 기본적인 요소가 되겠습니다. 이 염기서열을 구성한 일종의 유전자 신분증을 의미하고 있습니다.

생물산업 소재의 오·혼용을 방지하는 과학적인 근거로 미국이라든가 여러 나라에서도 많이 사용이 되고 있습니다.

저희 연구진은 2016년 자생생물자원의 DNA바코드 시스템 구축사업을 통해서 우리나라에 분포하는 식물이 약 4,500여 종 됩니다. 그 4,500여 종에 대해서 종을 종 수준에서 다 바코드 완성하기에는 시간이 오래 걸립니다. 그래서 종 수준에는 2020년에 저희가 완성할 목표를 가지고 속 수준에서 1,155속이 있습니다, 우리나라에. 거기에서 북한이라든가 그리고 문헌상으로만 있는 속을 제외한 1,122속에 대해서 해당 속만 특이적으로 가지고 있는 염기서열을 정보를 확보를 한, 즉 속 수준의 DNA바코드 정보를 확보했습니다.

32페이지 되겠습니다.

이렇게 구축된 식물 속 수준의 DNA바코드 정보는 우리나라 식물의 가족 단위의 주민등록 정보체계를 만든 것과 같다고 볼 수가 있겠습니다.

지난해 4월에 우리나라 사회를 좀 크게 흔들었던 사건이 있었죠. 백수오, 하수오, 이엽우피소 오·혼용 사건이 있었는데, 그 이후로 저희 국립생물자원관에 이 종을 판별해 달라는 요구가 산업계에서 지속적으로 있습니다.

그래서 이러한, 연구진은 이러한 시스템이, 저희가 구축한 시스템이 다양한 건강기능식품이라든가 화장품, 의약품 등을 생산하는 국내 생물산업계에 정확한 식물소재를 사용할 수 있도록 과학적인 소재 판별기준을 제공하는 점에서 의미가 있다고 볼 수가 있습니다.

사실 생물자원관에서는 속 수준이 아니라 종 수준의 바코드를 2008년부터 장미과, 국화과, 백합과 등 주요 산업소재로 이용되고 있는 식물 종으로, 대상으로 DNA바코드 정보를 구축해 왔습니다.

지금까지 종 수준에서 바코드 정보를 확보한 것은 약 45%에 해당하는 2,000여 종의 DNA바코드 정보가 국립생물자원관에 확보된 상태입니다.

그렇지만 이 DNA바코드 기법만 가지고 이 종을 완벽하게 판별하기에는 어려운 식물들이 있습니다. 이게 기계적으로 딱딱 분류가 되면 참, 판별이 되면 좋은데 어려운 종에 대해서는 2017년부터 엽록체 유전체 정보를 확인하여 종을 판별하는 슈퍼바코드 기법을 개발할 계획에 있습니다.

엽록체와 유전체에 대한 설명은 당구장 표시로 갈음하도록 하겠습니다.

이러한 DNA 정보가 우리나라가 굉장히 앞서 있는데, 국립생물자원관은 어제 11월 14일부터 25일까지 2주 동안 저희 자원관 연구관리동에서 미얀마, 캄보디아 등 아시아 10여 개국을 대상으로 해서 연구진들이 와 있습니다. 그래서 DNA바코드 기법 전수 워크숍을 개최하고 있습니다.

그래서 이번 워크숍은 유엔생물다양성협약에서 과학기술의 전파라든가 전달에 대한 그러한 항목이 있습니다. 그거에 대한 성실한 이행을 위해 생물다양성 평가 기법 전수 프로그램의 일환으로 저희가 열리고 있습니다.

저희 국립생물자원관은 이번 DNA바코드 정보시스템 구축으로 나고야의정서에 보다 효과적으로 대비할 수 있을 것으로 기대를 하고 있으며, 워크숍을 통해 우리의 선진 기술을 여러 나라에 전파함으로써 생물다양성협약 회원국가로서 국제적 위상을 높일 것으로 기대하고 있습니다.

붙임자료 간단하게 설명 올리도록 하겠습니다.

34페이지의 붙임자료는 이 1,100여 속에 대한 DNA바코드 정보를 간단하게 '계통수'라는 트리모델로 해서 저희가 작성한 그림이 되겠습니다.

그리고 '붙임2' 질의·응답에서는 DNA바코드로 모든 종을 판별할 수 있는가, 종이 판별되는 종들이 많이 있지만 모든 종이 판별은 안 됩니다. 제가 보고 올렸던 것처럼 슈퍼바코드 기법을 도입하려고 하고 있습니다.

DNA는 이 바코드 기법을 이용하면 분말이라든가 한약재 이게 판별이 가능한가, 궁금해 합니다. 그런데 분말 같은 경우는 우리가 가능합니다.

그래서 인삼가루를 만약에 썼다 하면 인삼가루를 가지고 우리가 바로 DNA바코드 기법을 하면 정말 인삼을 썼는지 아니면 무를 갈아서 같이 썼는지, 예를 들어서 그런 걸 판별할 수 있는 기법이 되겠습니다.

한약재 같은 경우에는 찌고 삶고 막 이런 경우가 많기 때문에 DNA가 구조가 깨지고 파편화되는 현상이 많아서 사실은 굉장히 어렵습니다. 그리고 또 사실은 식약처와 우리가 긴밀한 협력을 갖고 있습니다. 한약재 관리는 식약처 소관이기 때문에 식약처와 함께 기술개발을 노력하고 있습니다.

DNA 정보, 이 바코드 정보는 사이테스(CITES), 예를 들어서 종에 대해서 우리가 수출입을 감시하는 데에도 널리 이용을 할 수가 있습니다.

예전에 군산세관에서 한번 연락이 왔었는데 중국에서 구렁이를 수입한 적이 있습니다. 그랬을 때 구렁이가 진짜 구렁이인지 아닌지, 이런 거 판별을 다 DNA바코드 기법으로 합니다.

그리고 항공기가 조류 충돌사고가 있으면 피밖에 없습니다, 조류의. 조류가 이제 엔진의 터빈에, 터보엔진에 빨려 들어가면. 그랬을 때 그 피를 이용을 해서 어느 새가 충돌이 일어났는가, 이런 것도 우리가 많이 DNA바코드 기법을 통해서 활용하고 있습니다.

'붙임3', 36에는 속이라든가 DNA바코드 이러한 전문용어 설명이 되어 있습니다.

이상 브리핑을 마치도록 하겠습니다.


[질문 답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 처리했으니 양해 바랍니다.

<질문> 좀 어려워서 그런데요. 여기 DNA 검출하고 이런 건 알겠는데, 바코드가 여기 들어가는 건 이것은 무슨 의미가 있는 건가요?

<답변> 바코드는 왜 우리가 이제 물건 같은 데 살 때 보면 이렇게 줄로 바코드가 되어 있잖아요? 그것을 가지고 그 줄의 무늬를 가지고, 줄의 두께라든가 줄의 그러한 형태, 양상을 가지고 우리가 그게 어떤 상품인지 구별을 할 수가 있습니다. 그래서 DNA도 제가 아까 설명 드린 것처럼 ACGT라든가 이런 게 어떻게 배열되어 있는가, 그게 바코드 형태와 비슷하다고 그래서 국제적으로 ‘DNA바코드’라는 용어를 붙여서 이용하고 있습니다.

<질문> 그러니까 바코드와 이게 비슷해서 그냥 '바코드'라는 이름이 붙었다는 거죠?

<답변> 그렇습니다. 예.

<질문> 기대효과에 보면 ‘나고야의정서에 효과적으로 대비할 수 있게 됐다.’는 부분이 있는데요. 실제로 나고야의정서 발효 이후에 이런 DNA바코드가 어떻게 활용될 수 있는지 몇 가지 좀 가능한 시나리오 같은 걸 좀 얘기해 주시죠.

<답변> 예, 그러니까 이 DNA바코드는 정확하게 종을 판별할 수 있는 기법입니다. 그래서 이제 생물다양성협약이나 ABS 쪽에서는 외래종을 판별할 때 DNA바코드 기법을 많이 이용하고 있습니다. 그래서 이 DNA바코드 트레이닝이 사실은 캐나다에서 얼마 전에 열린 적이 있습니다. 그래서 이 종들이 우리나라 자생종인지 아니면 외래종인지 구별할 수 있는 데 이 DNA바코드가 많이 이용되고 있습니다.

그래서 ABS의정서는 사실은 정확한 종을 이용해서 그 나라에, 국가에 있는 종인지 아닌지를 가지고 그것에 대해서 이익이 났을 때 서로 공유하는 시스템을 가지고 있지 않습니까? 그랬을 때 우리나라 자생생물에 대해서, 식물에 대해서 온갖 종에, 모든 종에 대해서 DNA바코드에 의해서 종을 확인할 수 있으면...

예를 들어서 구상나무 같은 게 우리나라 고유종이지 않습니까? 외국에서 만약에 이용됐을 때는 그게 분말이든 뭐든 간에 우리나라 구상나무를 이용했다는 이런 증거자료로 이용하기 때문에 나고야의정서와 아주 밀접한 관계가 있다고 볼 수가 있겠습니다.

<질문> 여기 보면 '우리나라 식물종 중에 45%가 DNA바코드가 확보됐다.'고 그랬잖아요?

<답변> 예.

<질문> 나머지는 언제까지 이게...

<답변> 그것은 우리가 연차적으로 계획을 하는데, 2020년까지 완성을 하려고 노력을 하고 있습니다.

<질문> 이게 좀 어려운 점, 뭐 이런 것은 없습니까?

<답변> 어려운 점은 예를 들어서 ‘쑥’ 같은 게 우리가 가장 많이 이용하고 있는 종입니다. 그런데 식물은 동물과 달리 잡종현상이 굉장히 많이 일어납니다. 종 간에 잡종현상이 많이 일어나기 때문에 우리가 이용하는 DNA바코드 구간은 국제적으로 공용된, 통용된, 표준화된 DNA바코드 구간입니다.

그런데 쑥 같은 경우에는 잡종이 많이 일어나기 때문에 이 표준 DNA바코드 구간으로 종을 판별하는 데 굉장히 어렵습니다. 그런 경우에는 우리가 조금 더 자세한 ‘슈퍼바코드 기법’, 그러니까 엽록체가 가지고 있는 모든 DNA를 다 분석하는 것입니다.

그래서 비교를 해서 표준구간이 아닌 그들 간에, 쑥이라든가 이런 것에 있어서 종, 그들 속에 아주 독특하게 나타나는 그러한 DNA바코드 구간을 우리가 찾고 탐색하고 개발하는 데 노력을 하고자 합니다.

식물은... 동물은 이렇게 그러한 생식적인 격리에 의해서 뚜렷하게 구별이 되는데, 식물은 제가 방금 전에 설명 드린 것처럼 잡종화 현상이 많이 나서 어렵습니다, 사실. 식물들은 정말 어렵습니다, 시간도 오래 걸리고.

<질문> 생물산업계에서 바코드 정보를 활용할 때 사용료 같은 게 있어요?

<답변> 사용료요?

<질문> 예.

<답변> 그렇지 않아도 저희가 정부이기 때문에 지금은 무료로 해주고 있습니다. 사실 올해까지 한 100건 정도가 요청이 왔습니다. 물론, 항공기 충돌이라든가 건강기능식품회사, 제약회사 이런 데서 처음에 약을 개발할 때 단계부터 종을 정확하게 판별을 하고서 정확한 소재를 기반으로 해서 약을 개발하려는 이런 움직임이 산업계에서 있습니다.

그런데 저희가 정부기관이다 보니까 우리가 그런 수수료는 아직 받고 있지 않습니다. 그래서 다른 나라에서 유럽이나 이런 데서 수수료를 받는지 저희가 현지조사도 다녀오고 했는데, 어떻게 하나요?

임채은 연구관이, 담당연구관입니다. 얼마 전에 네덜란드에 수수료 관련해서 다녀온 바 있습니다.

<답변> (관계자) 제가 다녀온 기관, DNA바코드 서비스를 해주는 기관이었는데요.

<질문> ***

<답변> (관계자) 네?

<질문> ***

<답변> (관계자) 네. 그러니까 정부기관이라고 하기는 그렇고, 민간기관이라고 하기도 그렇습니다. 박물관인데요. 그 기관에서는 지금 다 케이스에 따라 다르지만, 건당... 분석해 주는 건당 몇 백 유로 정도를 받는 걸로 알고 있습니다. 그렇게 확인하였습니다.

<답변> 그래서 요새는 식물이 갖고 있는 천연화합물이 굉장히 많지 않습니까? 이게 독특한 천연화합물을 발견을 해서 외국에 좋은 논문을 실을 때는 반드시 ‘어떤 종을 가지고 했는가?’ 종 판별을 요구하고 있습니다. 예전에는 무조건 실어 줬거든요, 유명한 저널에. 그래서 요즘은 종 판별이 중요한 이러한 시대가 오고 있습니다.

그래서 우리나라도 그 백수오 사건, 이엽우피소 사건 터지고 나서는 많은 기업들이 저희 정부기관에 요청을 하고 있어요. 제가 사실은 서울대나 고려대 잘하는 팀 소개도 시켜 주고 싶지만, 소개시켜 준다고 그래도 ‘국가기관에서 해 달라.’ 노골적으로 이렇게 요청을 합니다. 그래서 저희가 엄청나게 extra로 임채은 연구관 팀이, 바코드 팀이 load가 많이 걸리고 있습니다.

<질문> 그러면 앞으로 수수료 같은 것을 좀 받을 계획이신가요?

<답변> 저희가 조금 더 고민을 하고 있습니다. 사실은 정부기관에서 수수료를 받는 것에 대해서는 회계 문제라든가 여러 가지가 있어서 조금 더 고민을 하고 있지만, 지금 현 단계에서 ‘언제부터 수수료를 받겠다.’ 이런 것은 아직 결정된 게 없습니다.

<질문> 수요는 많다는 건가요?

<답변> 수요는 지금까지 올해 한 100여 건 정도가 들어오고 있습니다.

<질문> 아까 슈퍼바코드 만든다고 하실 때 우리나라 잡종 그게 많아서 기준을 새로 만든다고 들었는데, 그러면 이 기준이 외국에도 다 설득할 수 있는, 통용되는 기준으로 되는 건가요?

<답변> 그렇습니다. 이 바코드 기법은 우리가 지금 속 수준에서 만들고 있다고 제가 보고를 드렸습니다. 이러한 만든 기준들은 우리만 이용하는 게 아니라 사실은 우리가 외국 논문이라든가 영어로 된 자료를 만듭니다. 그래서 공인을 받을 수 있게 이렇게 합니다. 그렇게 하고 있고요.

슈퍼바코드 같은 경우에는 국제적으로 어떻게 보면 동아시아에 있는 쑥에 대해서 정확히 그 실체, 종의 실체를 확인하지 못하다 이런 슈퍼바코드 기법에 의해서 우리가 확인하면 반드시 논문화시켜서 국제적으로 공인을 받을 수 있도록 노력을 할 계획에 있습니다.

<질문> 연관된 질문인데요. 그러면... 그러니까 우리나라에, 구상나무처럼 우리나라에만 자생하는 종에 대해서 DNA를 확보한다는 것은 이해가 되는데 우리나라에도 있고, 그러니까 외국에도 분포하는 종이나 또는 그 상위 개념인 속에 대해서 나라별로 DNA를 구축하는 건가요? 아니면 한 나라가 앞서서 어떤 특정 속에 대해서 DNA를 구축하면 그게 국제적으로 통용이 되는 건가요? 어떻게 국제적으로 호환이 어떻게 되나요?

<답변> DNA바코드 정보가 나오면요. 이걸 가지고 논문을 쓰거나 프로젝트를 할 때 반드시 공인된 기관에서 수집번호를 받게 돼 있습니다. 'accession number'라고 그러는데, 지금은 캐나다나 미국에서, 기관에서 그런 accession number, 수집번호를 제공해 주고 있습니다.

그래서 국가별로 이렇게 바코드 정보를 모으는 국가는 유럽의 네덜란드라든가 뭐 큰 나라는 아니지만 우리나라라든가 캐나다 이 정도 수준에서 모으고 있습니다.

그래서 다른 나라들은 어떻게 하냐? 그 나라의 정보들을, 생물정보들을 미국이나 캐나다의 기관에 보내서 번호를 받습니다. 수집번호 같은 것을. 그렇게 이용하고 있기 때문에 우리나라에서 어떻게 보면 굉장히 앞서서 우리나라 자생생물을 가지고 우리나라에서 앞서서 이러한 DNA바코드 프로젝트를 하고 있는 것으로 생각이 됩니다.

이웃 나라 일본 같은 경우도 사실은 DNA바코드 프로그램을 해외에 우리가 아시아 국가를 대상으로 연수 프로그램을 올해 처음 하는데, 일본도 이런 연수 프로그램을 하고 싶어 합니다. 그렇지만 그 일본에서는 국내에서 하지 않고 캐나다의 바코드 기법을 처음 창시한, 처음 제안한 '?프대학'이라고 있습니다. 캐나다 그쪽에 위탁해서 트레이닝을 하고 있습니다. 그렇기 때문에 이 DNA바코드에 대해서는 우리나라가 굉장히 앞서 간다고 제가 설명을 드릴 수 있고요.

그리고 종에 따라서는 중국에도 살고 일본에도 살고 우리나라에 사는데 같은 종일 수 있을 거 아닙니까? 구상나무 같은 경우 우리나라에만 사니까 큰 문제가 안 되는데요. 이 바코드는 종이 같으면 아프리카에 살든 미국에 살든 우리나라에 살든 똑같은 정보가 나오게 돼 있습니다. 유전 정보이기 때문에. 그래서 이 DNA바코드를 가지고 원산지를 찾아내고 이러는 일은 불가능합니다, 사실. 똑같은 정보라.

그 원산지를 찾아내는 마커 개발은 차세대 염기서열 기법이라는 NGS(Next Generation Sequencing) 기법이 따로 있습니다. 그건 예산이 훨씬 많이 듭니다. 그거를 가지고 그 원산지마다 구별될 수 있는 마커를 찾는 연구가 또 있습니다, 따로.

자원관에서 조금 하고 있는데 그것보다는 우리나라 자생생물에 대한 바코드 정보 먼저 확보를 하고, 그쪽 NGS 기법을 이용한 원산지 구별 마커는 결과가 나오면, 좋은 결과가 나오면 나중에 따로 보고를 올리도록 하겠습니다.

고맙습니다.

<끝>