합성생물학의 정의와 활용 분야, 그리고 관련 기업

합성생물학에 대한 정의와 그에 대한 활용분야를 알아보자.

 

 

대표 관련주
합성생물학 관련	삼성바이오로직스, 셀트리온, 모더나
바이오파운드리 관련	Ginkgo Bioworks(티커명: DNA, NYSE) Zymergen(티커명: ZY, Nasdaq)

안녕하세요. 폴프입니다. 이번 포스팅에서는 합성생물학에 대한 정의와 이 학문을 어떤 분야에서 활용하고 있고, 활용이 가능한건지, 그리고 관련된 기업들도 짧게 공부해보려고 합니다. 

 

 

 합성생물학의 정의

 

합성생물학의 정의는 정확하지 않습니다. 다만 통용되는 의미로는 다양한 유기체의 생물학적 요소를 설계하고 편집함으로써 여러 분야에 응용이 가능한 학문이라는 것을 알 수 있습니. 합성생물학이 관심을 받고 있는 이유가 생물학적 또는 생명공학적 요소 설계와 편집기술이 에너지, 식량, 국가안보 등 다양한 분야에 활용이 가능하다는 장점이 있기 때문입니다. 

 

여러 문헌에서 사용하는 합성생물학에 대한 정의

1) 분자 생물학과 시스템 생물학에 엔지니어링 개념을 도입하여 생물 시스템(Biological system)과 세포 공장(Bio-factory)을 설계하는 분야 2) 생명정보와 구성요소를 바탕으로 기존 생명체를 모방하여 변형하거나, 기존에 존재하지는 않았지만 생물의 구성요소와 시스템을 인공적으로 설계하여 구축하는 학문 3) 인간의 삶을 향상하고 지원하기  위해 유기체를 재설계하는 과학 분야

 

 

 합성생물학의 활용분야

 

 경제적 효과

 

맥킨지(Mckensey)에 따르면 합성생물학은 빠르게 성장할 것이며, 지금으로부터 5년 동안 글로벌 시장 규모가 37조 원에 달할 것으로 예상하고 있습니다. 합성생물학이 실제 산업에서 기술이 구현될 경우 10년 뒤 글로벌 시장 규모가 4600조에 달할 것으로 전망했습니다. 합성생물학이 실제 활용될 수 있는 분야에는 의료·건강(1조 3,000억 달러), 농업·식품(1조 2,000억 달러), 에너지·소재 생산(8,000억 달러), 소비재·서비스(3,000억 달러)가 있습니다. 

 

출처 : 맥킨지 글로벌 인스티튜트

 

합성생물학의 응용범위를 알아보겠습니다. 요즘에는 트렌드가 산업에 색을 붙여서 이야기하는 것을 좋아합니다. 생물공학, 생명공학 관련 산업에도 색을 붙여놨습니다. 바로 레드, 그린, 화이트 이렇게 말이죠. 레드 바이오는 의료 및 제약, 그린바이오는 농업 및 식품분야, 화이트 바이오는 환경·에너지 분야를 뜻합니다. 

 

그럼 합성생물학은 이 3가지 응용분야에서 무슨 역할을 하고 있을까요? 바로 플랫폼으로서 역할을 합니다. 각 산업에서 필요한 분야를 제공함으로써 해당 산업이 대형화되고 확장성을 가질 수 있도록 도와주고 있습니다. 

 

 레드 바이오, 의약 바이오 분야

 

레드 바이오는 인체 의약품과 백신뿐만 아니라 동물 의약품과 백신까지를 포함하고 있습니다. 국내에서는 삼성바이오로직스, 셀트리온 등이 레드 바이오에 속하는 기업들이 되겠습니다. 해외에는 모더나, 화이자 등이 있죠. 신약개발이나 제약산업의 경우에는 개발에 성공하면 엄청난 경제적 효과를 얻을 수 있는 분야이지만, 그 성공을 위해 엄청난 자본을 투입해야만 하는 산업입니다. 이것은 바로 임상 때문에 그렇습니다. 사람의 생명과 직접적으로 연결될 수 있기 때문에 신약을 출시하기 위해서는 3번의 임상 테스트에 성공을 해야 하며, 그 표본수도 굉장히 많습니다. 

 

그래서 나온 합성생물학의 핵심 요소가 바이오 파운드리입니다. 바이오 파운드리가 꼭 레드 바이오산업에만 해당되는 것은 아니지만 가장 큰 영향을 준 분야가 바로 신약개발 공정이기 때문입니다. 

 

바이오 파운드리

생물학적 테스트에 인공지능과 로봇을 도입하여 새로운 바이오 시스템 제작을 위한 전 단계를 자동화하고 고속 처리하는 시스템입니다. 단계별 과정은 Design - Build - Test - Learn이라고 하는 DBTL 단계를 거치면서 AI가 자동으로 실험을 진행시켜줍니다. 이렇게 함으로써 사람이 할 때 1년~2년이 걸리는 작업들을 단 2~3주 만에 하게 되는 혁신이 일어나게 되었습니다. 그래서 나온 것이 바로 모더나 백신이었습니다. 대부분의 학자들이 백신이 나오기까지는 5년~10년 이상이 소요될 것이라고 했지만, 모더나는 바이오 파운드리 회사인 Ginkgo Bioworks와 협업을 통해 이 기간을 혁신적으로 줄여버렸습니다. 

 

바이오 연구에서 항상 속도, 스케일, 불확실성이 한계점이었습니다. 그런데 바이오 파운드리 하나로 이런 한계점을 극복했다고 볼 수 있습니다. 반도체 산업에서 반도체 파운드리가 있어 확장성을 가졌다면, 생명공학분야에는 바이오 파운드리가 있다고 볼 수 있습니다. 

 

 

 그린 바이오, 농업과 식품에서의 합성생물학

 

 

우리나라의 그린바이오는 성장잠재력이 높음에도 불구하고 체계적이지 못한 지원체계로 인해 산업 경쟁력이 낮습니다. 그린바이오에서 산업 핵심기술은 유전체 분석기술, 신육종 기술, 대체육 기술 등이 있지만 모두 산업 초기단계에 머물러 있습니다. 

 

특히 그린바이오의 경우에는 에너지 분야인 화이트 바이오와 연계할 경우 큰 시너지를 보일 수 있음에도 아직 시도조차 못하고 있다. 

 

 

예를 들어, S라는 에너지를 만들기 위해 A, B, C라는 농산물이 필요하다고 가정을 해보겠습니다. 그런데 C라는 농산물은 비쌀 뿐 아니라, 실제 생산량이 적습니다. 만약 합성생물학을 통해 C라는 농작물을 빠르게 대량화해서 키울 수 있다면 S라는 에너지는 쉽고 빠르고 경제적으로 생산이 가능한 에너지가 되는 것입니다.

 

간단하면서도 아주 효과적인 방법이 되는 것입니다.  이러한 형태의 합성생물학 활용은 레드, 그린, 화이트 바이오 전 분야에서 응용이 가능합니다. 그래서 합성생물학이 큰 파급력을 가진 학문이라고 생각하는 이유이기도 합니다. 

 

 

 화이트 바이오, 탄소중립과 연계성

 

 

탄소중립을 위해서는 저탄소, 친환경 제품이 필수적입니다. 특히 화학산업에서는 만드는 과정에서 배출되는 이산화탄소를 줄이고, 또한 제품 자체의 친환경성도 확보를 해야 합니다. 그래서 내연기관 자동차는 전기자동차로, 석유화학제품들은 친환경제품들로 대체가 되어가고 있습니다. 

 

화학산업과 에너지산업에서 가장 많이 사용되고 있는 것이 원유입니다. 하지만 합성생물학을 통해 바이오연료를 만들 수 있다면? 바이오연료를 통해 친환경 제품을 생산할 수 있다면 지구와 인류에게 가장 이로운 기술이 합성생물학이 되는 것입니다. 

 

화이트 바이오 관련주
GS, CJ제일제당, 코오롱생명과학	LG화학, SKC, 무림P&P

 

화이트 바이오 관련주들은 정부에서 추진하는 화이트 바이오 협의체 파트너 회사들입니다. 일단 정책이 지원을 받으면 관련 기업들은 주목을 받을 수밖에 없습니다. 

 

합성생물학은 국가가 정책으로 추진하는 국가전략기술에도 포함이 되어 있기 때문에 당분간 지속적으로 지원을 받게 될 것입니다. 정책적 지원은 산업의 성장과 기술의 발전에도 도움이 됩니다. 그리고 관련 기업들은 그에 따라 수혜를 입게 되겠죠. 그 수혜가 기업가치 성장에 도움이 되었으면 좋겠습니다. 이렇게 길지만 간단하게 합성생물학에 대한 정의와 활용분야 그리고 관련주에 대해서도 살펴봤습니다. 

 

재테크하실 때 많은 도움이 되시면 좋겠습니다. 

 

By, POLF