Ⅰ. 들어가는 말

  유전자변형생물체(Living modified organisms, LMO)란 “자연 상태의 생리적 증식․재조합 또는 전통적인 교배․선발에서 사용되지 아니하는 현대생명공학기술을 이용하여 새롭게 조합된 유전물질을 포함하고 있는 생물체”이며, 『유전자변형생물체의 국가간이동 등에 관한 법률』(제11536호, 이하 LMO법률)의 정의에 따라 아래와 같은 방식으로 만들어진 생명체를 말한다.

1) 인위적으로 유전자를 재조합하거나 유전자를 구성하는 핵산을 세포 또는 세포내 소기관으로 직접 주입하는 기술을 활용
2) 분류학에 의한 과의 범위를 넘는 세포융합으로서 자연 상태의 생리적 증식이나 재조합이 아니고 전통적인 교배나 선발에서 사용되지 아니하는기술을 활용

2014년 3월 현재, LMO은 전 세계적으로 가장 활발히 산업적으로 응용되는 생명공학산물이다. LMO의 개발 및 생산은 식량과 에너지 소비 증가 및 생명공학 기술의 산업적 활용을 목적으로 한다. 식물의 경우 319 품종의 유전자변형(Living modified, LM) 식물이 개발되었고 이중 96 품종이 국내에서 이용 승인되었다. LM동물의 경우, 유용 생리활성물질 생산 및 질환 연구모델로서 해외 10개국에서 27 품종 이상이 개발되었으며, 특히 공중보건에 영향을 미치는 위생곤충류의 발생을 조절하기 위한 보건의료용 LM곤충의 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다[18].
위생곤충의 공중보건 방제를 위해 개발되는 LM곤충은 그 종류가 다양하나, LM 모기를 하나의 예로 들자면 유전자 침묵(Gene silencing)을 이용한 형질전환을 통해 자연상태에서 질병전파 차단을 목표로 활발한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 이렇게 LM모기를 전염병 확산을 억제하고자 하는 곳에서 강력한 무기로 활용하려는 생명공학적 시도는, 현재 뎅기열(Dangue fever) 등을 매개하는 형질전환 이집트숲 모기 등 10여종을 시작으로 그 대상이 연일 확대되는 추세에 있다[18].

이렇게 LMO의 다양한 개발과 이용이 확대될수록, LMO의 안전성에 대한 국제적 논의도 격화되고 있다. 세계 각국은 LMO가 인체 및 환경에 미칠 위해를 사전에 방지하고자 『바이오안전성에 관한 카르타헤나의정서』(이하 의정서)를 국제협약으로 채택[1]하였다.
의정서는 전 세계적인 LMO의 생산, 관리에 대한 통제를 법률로 정하고 있으며, 대한민국 등 회원국에게 이를 이행하기 위한 국내 법률을 제정하여 LMO를 관리하도록 하고 있다. 우리나라도 LMO법률, 시행령, 시행규칙 및 통합고시를 확정지어 2008년 1월부터 시행되고 있다.
LMO법률에서는 Figure 1과 같이 각 소관에 따른 부처별 심의기구를 구성하여 심사를 진행하도록 하며 특히 질병관리본부는 모든 LMO의 인체위해성에 대한 협의심사를 진행하도록 규정하고 있다.

질병관리본부는 현재까지 43개 Event의 LMO에 대한 인체위해성 협의 심사를 수행하고 있으나, 위해성 평가자료와 심사방식 개선에 대한 요구가 꾸준히 제기되고 있다. 또한 LMO의 직접적이거나 잠재적인 영향은 LMO의 특징, 용도 및 사용 환경에 따라 매우 다양하므로 종합적인 판단이 요구된다. 현재 LMO 위해성평가는 의정서에서 제시된 기준에 따르고 있으며 일반적으로 세계 각국은 미국의 CDC, FDA에서 시행중인 평가 프로토콜을 따르고 있는 상황이다.

더불어 최근 LM옥수수(NK603, MON816)가 래트에서 암을 유발시킨다는 논문이 ‘Food and Chemical Toxicology’ 저널에 발표된 이후, 연구방법 및 결과 자체에 대한 부적절성과 불확실성에 대한 논란이 국제적으로 진행 중이다. 이러한 상황은 그만큼 위해성 평가방법 및 체계에 개선이 필요함을 반증하고 있다[2, 8].
즉, LMO에 대한 인체위해성평가 심사항목과 심사결정을 위한 의사결정단계의 현실적 개선이 요구되어지고 있어, 본 연구를 수행하게 되었다.

Ⅱ. 몸 말

  본 연구에서는 기존 질병관리본부의 인체위해성 평가 위해요소별 평가지표의 적합성을 검토하고, 새로운 기술 발달에 따른 평가 합리성 분석을 통해 수정 제안하고자 한다. 이를 위해 의정서 내의 평가 요소를 분석하고 국내의 현행/개정 LMO법률 통합고시의 인체위해성 평가에 대한 요소별 효율성 및 합리성의 비교 분석을 진행하였다. 평가요소는 최소한의 기준에 의해 추가요소를 발굴하여 평가 방식을 결정하였고, 추가로 반영하여야 할 요소 중 이해 당사국의 협의 내용을 최대한 벗어나지 않는 범위에서 설정하였다.

1) 현행 질병관리본부의 인체위해성 평가 체계
  인체위해성평가는 특정 조건에서 위험원에 노출 시 인간에게 일어날 수 있는 악영향과 그 가능성 및 수반되는 불확실성을 규명하는 과정이다. 따라서 유전자변형생물체(LMO)의 인체위해성평가는 악영향의 원인을 규명하고 LMO의 새로운 특성에 의해 부가된 위험 및 그 발생가능성을 평가한다.

질병관리본부의 LMO의 인체위해성 평가요소는 공여체, 숙주, LMO 각각의 독성, 알레르기 및 기타 병원성에 대한 평가로 구성되어 있다. 인체위해성 심사는 평가 자료를 바탕으로 비교학적 분석(Comparative analysis)을 이용하여 LMO와 유전적으로 변형되지 않은 기존 종(Conventional counterpart)과의 상동성을 심사한다.

비교학적 분석은 의도적 또는 비의도적 차이의 규명에 초점을 둔 위해성평가의 시작이며 “실질적 동등성(Substantial equvalence)”과 “친숙성(Familiarity)”의 개념에 그 근간을 두고 있다. “실질적 동등성”은 인간에게 안전하게 이용된 역사를 갖는 기존의 생물체가 LMO의 위해성평가 수행 시 비교군으로 사용될 수 있다는데 기초를 둔다. 실질적 동등성 개념의 적용은 기존 종과 LMO 사이의 유사성과 차이점을 확인하기 위해 사용되며, LMO에 대한 인체위해성 평가는 기존 비교종(기존 종)만큼 위해성을 갖지 않음을(혹은 안전성을 갖고 있음을) 증명하는 과정이다. 실질적 동등성에 따른 분석은 같은 지역과 환경조건에서 생장된 LMO와 이에 대응하는 기존 종과의 비교 자료를 바탕으로, LMO와 대응하는 기존 종 사이의 분자생물학적․농경학적․형태학적 특성 등을 비교한다. “친숙성”은 개발되는 LMO가 생물학적 특성이 잘 알려진 생물체로부터 개발되었다는 사실에 기반을 둔다. 이 자체가 위해성평가는 아니지만, 위해성 평가자에게 생물체에 대한 사전 지식 및 경험에 근거하여 위해성을 분석할 수 있는 정보를 제공할 수 있다.

LMO의 인체위해성 평가는 과학적이고 객관적인 증거를 바탕으로 수행된다. 평가는 검증된 실험방법을 사용하여야 하며, 실험데이터는 적절한 수학적 기법을 이용하여 분석되어야 한다. 다만 LMO의 특성에 따라 직접적으로 관련이 없어 보이는 추가정보가 필요할 수 있다. 이러한 정보는 LMO가 주변 환경 및 생물체에 간접적으로 영향을 주는지에 대한 평가를 위한 것이다.
질병관리본부의 위해성심사 항목과 기준을 종합하면 Figure 2와 같이 나타낼 수 있다.

질병관리본부의 인체위해성 평가는 LMO법률 통합고시 별표 10-1[20]에 지시된 위해성평가 자료 항목에 근거하고 있다. 그러나 범례는 다소 분산되어 있기 때문에 Table 1과 같이 해당 범례를 종합하여 이후의 연구에 적용하여 진행할 것이다.

질병관리본부의 위해성평가는 의정서가 개정되는 방향에 맞추어 구체화되며 재조정될 예정이며 본 연구는 의정서의 개정사항에 대한 검토를 기반으로 진행되었다.

2) 개정 의정서에 따른 인체위해성 평가 개선 지표 도출
  개정 의정서의 위해성평가 체계는 6단계로 구성되어 있으며, 회원국의 평가체계가 반영되도록 제시되고 있다. 이러한 위해성 평가 자료를 바탕으로 수행되는 위해성심사는 공여체/숙주, 분자적 특성에 대한 안전성 증명, 과학적 실험결과의 적합성 및 합리성을 판단하는 순서로 진행된다.
LMO의 인체위해성 평가는 독성, 알레르기성, 병원성 평가를 중심으로, 공여체/숙주, 분자적 특성의 변이 여부의 판단에 근거한다. 이 판단은 과학적 실험기법과 결과에 영향을 받을 수밖에 없으므로, 과학적 기술 발달에 따른 정보의 다양성이 반영될수록 LMO의 인체위해성 평가는 개선될 것이다. 그러므로 최신 기술(OMICS 기술 등)을 활용한 독성, 알레르기성, 병원성 평가 자료의 확보가 고려되어야 한다.

또한 모든 LMO의 인체위해성 심사는, 근본적으로 소관부처의 위해성평가 심사의 범위를 초과해서는 안된다. 소관부처의 위해성평가 방법 및 심사방향성을 고려하여, 인체위해성 평가 개선지표를 도출할 필요가 있다. Table 2는 개정된 의정서 위해성평가 범례에, 소관부처의 위해성 심사 방향성을 고려하여 도출한 결과이다[3, 4, 5, 6].

LMO의 환경에 대한 영향, 환경에 지속되거나 축적되는지에 대한 평가 등은 소관부처의 평가 심사요소이나, 모든 LMO 인체위해성 평가 심사에 반영될 필요성은 높지 않다. Table 2에 제시된 바와 같이, 현재 LMO와 숙주로 사용된 기존 종 사이의 표현형질 차이 및 특성 등은 아미노산의 조성 분석 결과만이 위해성 평가 자료에 반영되고 있다. 생명공학기술이 발전 할수록 더 많은 종류의 유전자 변형 및 특성이 개발되므로, 기존 실험적 검증방법의 한계는 두드러지게 나타날 것이다. 따라서 LMO 위해성 평가를 위한 분자 프로파일링 기술의 적용과 유용성에 대한 최신 연구 위해성 평가 논문 및 보고서의 비교를 통해 평가방식 체계를 개선해야 한다. 따라서 정보의 다양성을 반영하기 위해 유전체학(Genomics), 단백질학(Proteomic) 및 대사공학(Metabolics) 등 “OMICS” 분석 기법으로 분류되는 최신기술을 도입하게 할 필요가 있고[7, 10, 13, 14, 15, 16] 이러한 “OMICS” 분석 기법을 활용한 분자 프로파일이 적절히 설계되고 올바른 단계에서 적용될 경우 인체위해성 평가의 신뢰성를 높일 수 있을 것으로 보인다.
다만, 비생물학적 스트레스의 영향에 대한 LMO의 특성 및 비생물적/생물적 스트레스 상황 하에서 발생할 수 있는 LMO의 부작용에 관한 평가는 현재 반영되어 있지 않으므로 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

3) 타 부처의 인체위해성 평가 요소와의 비교를 통한 개선지표 도출
  인체위해성 평가에 대하여 가장 긴밀한 부처는 식품의약품안전처(Ministry food and drug safety, MFDS)이다. 유전자변형식품에 대한 인체위해성을 평가하는 식품의약품안전처의 위해성 평가요소 및 의사결정단계는 모든 LMO의 인체위해성을 평가하는데 중요한 참고자료가 될 수 있다.
식품의약품안전처는 유전자변형식품에 대한 인체위해성 평가로 섭취량 및 소화관내 잔류량, 장내세균으로의 이동 및 세균 내 발현 여부 그리고 항생제 치료효과 방해 등의 질병관리본부의 인체위해성 평가와 다른 추가 반영 요소가 있다. 이러한 식품의약품안전처의 심사사항을 반영하여 Table 3과 같이 질병관리본부의 인체위해성 평가를 위한 일부 항목 개선 필요성을 도출하였다[17].

Ⅲ. 맺는 말

  개정 의정서의 가장 큰 수정 내용은 “인체위해 가능성 여부”에 관한 인체위해성 평가방법에 대하여 각국의 합리적인 판단에 의거한 자율적 지침 마련에 있는 것으로 사료된다. LMO의 인체위해성 평가 방법을 개선하기 위해서는, 새롭고 다양한 최신분석기법을 어떻게 적절히 적용하는가에 해결책이 있다고 본다. Figure 3에 제시된 현행 인체위해성 판단을 위한 측정기법 대비 평가항목에 대한 관계도는 현재까지 경험적으로 축적된 인체위해성 평가자료 판단체계를 나타낸 결과물이다. 현행 측정기법 대비 평가체계는 보편적이고 보수적으로 접근한 결과물로 최신 기법을 적용한 위해성평가 분석 자료는 인체위해성평가의 신뢰도를 높이는데 도움을 줄 것으로 사료된다.

기존 측정기법 대비 평가내용의 도식으로 확보하는 보편적 평가기준[2, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]에 새로이 도입되는 개정 바이오의정서 및 타 기관 인체위해성 평가 자료의 평가기준을 반영한 개선안을 Table 4와 같이 제시하였다. 개선안은 “유전자 산물로 인한 숙주의 생물학적 기능변화 여부”를 단순히 표현형의 관찰과 개체내의 아미노산 조성비 차이만 평가하는 현행 방식에 최신 Omics 연구결과를 포함하도록 하여 LMO의 위해성을 종합적으로 심사 하도록하는 방향성을 제시하고 있다.
또한 “기존 독소 및 알레르겐과의 구조 상동성”을 아미노산 서열 상동성을 바탕으로 분석한 결과와 마우스 실험을 통한 독성 및 알레르기성 반응을 별도로 평가하는 현행 방식에, 단백질 등의 구조적 유사성 분석을 통한 3차원 구조의 독소 및 알레르겐으로서의 기능을 확인하는 항목이 추가될 필요가 있음을 제시하였다. “공여체와 관련한 위해성평가” 및 “병원성 유발인자가 LMO로 전이 여부”의 평가는 병원성 유발인자의 전이 및 변이로 인한 개체의 병원성 유발 인자의 발현 증가나 새로운 유발인자의 발현 등의 분석이 추가되어야 할 것으로 분석되었다.

개선된 평가요소는 최신 Omics 연구결과가 위해성평가의 깊이를 넓히는 기술로서 적용되어야 함을 나타낸다. 이러한 새로운 기법들이 적절히 적용되기 위해서는 모든 분석방법들의 검증과 더불어 적절한 수학적 기법을 이용한 분석이 수행될 것을 필요로 한다. 따라서 최신 Omics 연구결과의 체계적인 검증을 위한 규정된 조건 및 통계처리방법 등의 확립이 선결되어야 할 것으로 사료된다.
이러한 개선된 위해성 심사항목은 LMO 심사를 위한 의사결정단계의 변화를 자연스럽게 유도한다. 질병관리본부의 의사결정단계의 개선은 보건의료용 LMO라는 고유의 특성을 바탕으로 하되, 타 부처 심사기관의 심사요소와 비교를 통한 추가 및 신규 기술발달에 따른 분석결과를 반영하여 개발사의 위해성평가 신청시 합리적이며 체계적인 자료를 제출할 수 있도록 검토할 필요성이 발생한다. 따라서 Table 4에서 제시한 추가적 인체위해성 심사항목 판단을 위한 의사결정단계를 요약하여 Figure 4 및 Figure 5의 독성 평가 및 병원성 평가 항목의 심사흐름으로 정리하였다[17].

  본 연구는 질병관리본부의 인체위해성 평가를 위한 위해요소별 평가지표 적합성을 검토하고, 국제기준과 새로운 평가기술의 도입 등을 고려한 LMO 인체위해성 심사항목 및 의사결정단계 개선안을 제안하였다. 개선안은 OMICS 기술 등을 활용한 독성, 알레르기성, 병원성 평가 자료의 확보사항이 고려된 결과물로 LMO 인체위해성 평가 자료의 신뢰성을 증대시키고 이해관계자와의 상충되는 이견을 해소하는데 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 다만 최신기술의 적용을 위해서는 기술의 적절한 검증 및 신뢰성을 높일 수 있는 규정된 적용조건 개발과 통계처리 등 수학적 기법의 적절성 판단을 위한 추가적 연구가 필요할 것으로 사료되므로, 향후 이에 대한 추가적인 연구를 지속적으로 수행할 계획이다.

Ⅳ. 참고문헌

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<이 글은 2013년 국립안동대학교가 수행한 질병관리본부의 “LMO 인체위해성 평가 심사체계 및 decision tree 개선 연구” 학술연구용역과제 결과보고서의 일부를 요약 후 세부사항을 추가 및 개선하여 정리한 것입니다.>