짝꿍 없으면 생존 불가…'자폭 스위치' 단 박테리아 나왔다

미국 연구진이 특정 파트너 박테리아가 없으면 생존할 수 없는 '의존성' 박테리아를 개발해, 유전자 변형 미생물의 외부 유출을 막는 획기적인 안전장치를 마련했다.

델라웨어대학교 아디티아 쿤자푸르 교수 연구팀은 한 대장균이 자연계에 드문 '비표준 아미노산(nsAA)'을 만들고, 다른 대장균은 이 아미노산이 있어야만 살 수 있도록 설계한 공생 시스템을 구축했다. 이 연구 결과는 국제학술지 '네이처 마이크로바이올로지' 최신호에 게재됐다.

연구팀은 먼저 특정 대장균 균주가 외부 공급 없이 비표준 아미노산을 자체 생산하도록 훈련했다. 이후 다른 대장균 균주가 이 특정 아미노산을 생존에 필수적으로 사용하도록 유전자를 조작해 '의존 균주'로 만들었다.

두 균주를 함께 배양하자, 생산 균주가 존재하는 환경에서만 의존 균주가 생존하고 증식하는 것으로 나타났다. 2주간의 실험에서 의존 균주가 생산 균주 없이 살아남는 '탈출' 사례는 거의 발견되지 않아 시스템의 안정성이 입증됐다.

쿤자푸르 교수는 "이 기술은 특정 미생물이 정해진 구역 내에서만 무기한 생존하도록 보장하고 싶을 때 유용할 것"이라고 설명했다. 다른 미생물이 섞인 환경에서도 이 의존 관계는 효과적으로 유지됐다.

이러한 생물 방호 기술은 향후 살아있는 미생물을 이용하는 생백신이나 농업, 환경 정화 기술 등에 적용될 수 있다. 유전자 변형 미생물이 의도치 않게 외부 생태계로 유출되는 것을 막는 '자폭 스위치' 역할을 할 것으로 기대된다.

쿤자푸르 교수는 이전에도 비표준 아미노산을 활용해 면역 반응을 높이는 차세대 백신 연구를 진행했으며, 이를 바탕으로 2023년 니트로 바이오사이언스(Nitro Biosciences)를 공동 창업한 바 있다. 이번 연구는 해당 기술들의 상용화를 위한 핵심적인 안전장치를 제시했다는 평가다.