거미줄을 생산하는 누에

 

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

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

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

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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.

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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.

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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.

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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.

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참고

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

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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