거미줄을 생산하는 누에

(Silk fibers produced by transgenic silkworms. Credit: Junpeng Mi)

(Image of forced reel silk. Credit: Junpeng Mi)

거미줄은 뛰어난 강도와 생분성 소재라는 매우 중요한 특징을 지녀 오래전부터 과학자들의 주목을 받았습니다. 하지만 누구도 합리적인 가격에 대량 생산하는데 성공하지 못해 실용화엔 실패했습니다.

중국 동화 대학의 준펭 미(Junpeng Mi, a Ph.D. candidate at the College of Biological Science and Medical Engineering at Donghua University)이 이끄는 연구팀은 이 문제에 대한 해결책을 누에에서 찾았습니다. 절지동물에서 사람에게 유용한 실을 얻는데 성공한 유일한 사례는 누에 나방입니다. 누에 나방 애벌레에서 얻은 비단실은 오랜 세월 유용하게 사용됐습니다.

연구팀은 화학적으로 합성하기가 매우 어려운 거미줄을 누에에서 생산할 수 있도록 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술을 사용했습니다. 거미줄을 합성하는 유전자를 누에에 삽입해 거미줄과 유사한 누에실을 생산하게 만드는 것입니다. 거미와 누에의 실 생산 방식은 여러 모로 유사하고 특히 마지막에 실이 쉽게 건조되거나 부서지는 것을 막는 지질과 당단백 (glycoprotein) 막을 입히는 과정도 똑같아 유전자 편집을 통해 거미줄을 생산하기에 안성 맞춤입니다.

연구팀은 누에를 통해 거미줄을 생산할 수 있으면 여러 분야에서 응용이 가능할 것으로 생각하고 있습니다. 예를 들어 현재도 수술용 봉합사로 사용되는 실크를 대신할 더 튼튼한 생체 적합 소재가 될 수 있습니다. 단가가 비싸다는 단점이 있긴 하지만 비단처럼 일반 옷감으로도 사용할 수 있기 때문에 더 튼튼한 옷감 소재는 물론 미세 플라스틱을 만들지 않는 생분해성 친환경 옷감이 될 수 있습니다. 마지막으로 케블라 섬유보다 더 튼튼하기 때문에 방탄복 소재가 될 수 있습니다.

물론 이런 이야기는 실제로 경제적인 가격에 대량 생산이 가능하고 생산물의 품질이 기대만큼 뛰어날 때 현실이 될 수 있습니다. 과연 실용적인 거미줄 양산에 성공하는 것은 언제가 될지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-09-spider-silk-spun-silkworms-green.html

Qing Meng, High-strength and ultra-tough whole spider silk fibers spun from transgenic silkworms, Matter (2023). DOI: 10.1016/j.matt.2023.08.013. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00421-6

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