일본 연구팀 통고기 식감 살린 한입 크기의 닭고기 실험실 배양 성공

●생물 반응기로 10g 이상 닭고기 생산

유엔식량농업기구(FAO)는 전 세계적으로 축산업을 통해 배출되는 온실가스가 전체 배출량의 14.5%에 이른다는 분석 보고서를 낸 바 있다. 식용을 위해 사육되는 가축들이 직접 내뿜는 이산화탄소, 메탄, 이산화질소 같은 온실가스도 있겠지만 가축을 먹이기 위한 사료용 작물 재배 과정에서도 온실가스가 나온다. 또 가축들을 도축해 냉동 저장하고 운반하는 과정에서 방출되는 온실가스 발생량까지 생각한다면 맛있는 고기 한입에 희생되는 환경 비용은 적지 않다.

그래서 과학자들은 육류 생산이 기후에 미치는 영향을 줄이기 위한 다양한 연구를 하고 있다. 대표적인 것이 실험실 고기다. 실험실 고기는 크게 대체육과 배양육으로 나눌 수 있는데, 대체육은 콩고기처럼 비동물성 재료인 콩, 버섯 등을 이용해 모양과 식감을 고기와 비슷하게 만든 것이고, 배양육은 소나 돼지, 닭 등 동물 세포를 실험실에서 배양해 만든 인공 고기다. 실험실 고기에 관한 연구가 활발하지만 여전히 상용화에 어려움을 겪는 이유는 진짜 고기와 식감과 맛에서 차이를 보이기 때문이다.



이런 가운데 일본 도쿄대 정보과학기술대학원 기계정보학과 연구팀은 통고기의 식감을 살린 한입 크기의 닭고기를 실험실에서 배양하는 데 성공했다. 이 연구 결과는 생명공학 분야 국제 학술지 ‘생명공학 동향’(Trends in Biotechnology) 4월 17일 자에 실렸다.

연구팀은 동물의 순환계를 모방한 생물반응기(바이오리액터)를 만들어 동물 세포에 영양소와 산소를 공급함으로써 10g 이상의 닭고기를 배양할 수 있었다. 생물반응기는 생물체에서 추출한 유기물이나 생화학적으로 활성화된 물질의 화학반응을 일으키기 위해 공학적으로 설계된 장치다.

배양육뿐만 아니라 인공 피부를 넓고 크게 만들기 위해서는 개별 세포가 유지되는 것이 필요하기 때문에 잘 분포된 인공 혈관계를 구성하는 것이 중요하다. 실제로 통합된 순환계가 없는 조직은 일반적으로 두께가 1㎜ 이상 커지지 못한다. 그래서 배양육 연구에서도 밀도 높은 세포로 이뤄진 1㎝ 규모의 조직을 생산하는 것이 관건이었다. 이에 연구팀은 혈관의 영양소 전달 능력을 모방한 반투과성 관류형 중공섬유를 사용해 미세혈관을 대체했다. 중공섬유는 섬유 가운데 기공을 가진 섬유로 가정용 정수 필터나 신부전 환자를 위한 투석기에서 흔히 사용하는 재료다. 연구팀은 1125개의 미세 중공섬유를 배열해 혈관을 대체함으로써 닭고기 섬유아세포로 두께 1㎝ 이상인 닭고기 배양육 10g을 만드는 데 성공했다.



●인체 장기·피부 등으로 확대 적용 기회

그렇지만 이번 연구 역시 남은 과제들이 있다. 더 큰 고깃덩어리를 만들기 위해 고기 세포에 산소를 어떻게 전달할 것인지와 배양육을 키운 뒤 중공섬유를 어떻게 효과적으로 제거할 것인지다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 적혈구를 모방하는 인공 산소 운반체를 사용하고 식용할 수 있는 재료를 이용해 중공섬유를 만드는 방법을 추가 연구 중이다.

연구를 이끈 다케우치 쇼지 도쿄대 교수는 “배양육은 전통적 육류에 대한 지속 가능하고 윤리적인 대안이 될 수 있다”며 “이번 기술은 세포 분포, 정렬, 수축성 등을 변화시키는 것에 초점을 맞추고 있는 만큼 식품 산업 이외에 자연 근육 조직의 특성을 더 잘 모방한 인체 장기 제작을 비롯해 재생의학, 인간의 피부와 비슷한 표면을 가진 바이오하이브리드 로보틱스에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.