유전자가위가 유전자변형작물(GMO) 논란을 종식시킬 대안으로 떠오르고 있다. 세계 1위 종자기업인 몬산토는 지난해와 올해 3세대 유전자가위 기술을 잇따라 사들였다. 유전자가위 기술이 유전자 교정을 통해 난치병 치료는 물론 종자 개량에 이르기까지 다양한 분야로 빠르게 확산될 것이라는 전망이 나온다.

◆유력한 GMO 대체기술 ‘부각’

유전자가위는 문제가 되는 유전자를 제거하거나 정상적인 기능을 하도록 편집 또는 삽입하는 기술이다. 좋은 형질을 강화한 동식물 개발은 물론 유전자 이상으로 발생하는 난치성 질환 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 동물의 성장 유전자 등을 끼워 넣는 GMO와는 다르기 때문에 세계 각국에서 생겨나고 있는 GMO 규제를 피해갈 수 있다. 몬산토가 유전자가위 기술을 잇따라 도입한 배경이다.

몬산토는 지난해 9월과 올 1월 미국 매사추세츠공대(MIT)와 하버드대가 운영하는 브로드연구소에서 크리스퍼 유전자가위 기술을 이전받은 데 이어 지난 15일에는 국내 바이오벤처 툴젠과도 계약을 맺었다. 툴젠의 유전자가위 기술을 활용해 옥수수 콩 면화 등 주요 작물 종자를 개량할 계획이다. 김종문 툴젠 대표(사진)는 “몬산토가 브로드연구소에 이어 툴젠의 기술까지 도입한 것은 작물 개발에서 유전자가위 기술의 가능성을 높게 보고 있기 때문”이라고 했다.

◆치열한 특허 경쟁

크리스퍼 유전자가위는 DNA에 결합하는 물질인 RNA에 유전자 절단 효소를 붙여 만든다. RNA가 원하는 유전자를 찾아가게 하기 때문에 이전 세대 기술보다 정확도가 높고 생산 비용이 저렴하다. 1세대 징크 핑거와 2세대 탈렌은 RNA보다 큰 단백질이 표적 유전자를 인식했다.

특허 경쟁도 치열하다. 2012년 5월 UC버클리의 제니퍼 다우드나 교수가 미국에서 처음 특허를 출원했다. 같은 해 10월 툴젠, 12월 브로드연구소가 특허를 냈다. 브로드연구소는 가속심사제를 통해 2014년 미국 특허권을 땄다. 그러자 UC버클리가 특허침해 소송을 제기했다. 지난 2월 미 특허청은 브로드연구소의 특허가 유효하다고 판결했다. 두 기술이 다르다는 판단에서다. UC버클리는 크리스퍼를 사용해 바이러스 유전자를 교정하는 기술, 브로드연구소는 동물세포에서 교정하는 기술의 특허를 출원했다. 김 대표는 “툴젠이 브로드연구소에 앞서 출원한 기술도 동물세포에 적용한 것”이라며 “2개월 앞서 출원했기에 미국 특허 등록을 긍정적으로 보고 있다”고 말했다.

◆“2021년 6조원대로 성장”

시장조사업체인 마켓앤드마켓은 유전자가위 관련 시장이 2014년 18억4500만달러(약 2조800억원)에서 2019년 35억1400만달러(약 4조원)로 연평균 13.75% 성장할 것으로 전망하고 있다. 3세대인 크리스퍼 유전자가위 시장은 2021년 55억달러(약 6조2000억원)에 달할 것으로 봤다.

툴젠은 응용 특허에서 앞서가는 등 속도를 내고 있다. 가장 효과적으로 유전자를 전달한다고 평가받는 아데노부속바이러스(AAV)에 탑재할 수 있는 최소형 유전자가위를 개발했다. 김 대표는 “기존에는 유전자가위를 전달하는 데 4인승 차가 필요했다면 AAV는 2인승 차인 셈”이라며 “여기에 실을 수 있는 유전자가위를 만든 것”이라고 설명했다.

툴젠의 크리스퍼 유전자가위 특허는 현재 미국 유럽 일본 등 10개국에 출원돼 심사가 이뤄지고 있다. 한국과 호주에서는 지난해 가장 먼저 특허를 등록했다. 미국 등록은 이르면 올해 이뤄질 것으로 예상하고 있다.

한민수 기자 hms@hankyung.com