과학기술정보통신부와 한국연구재단은 신관우 서강대 교수, 케빈 파커 하버드대 교수, 안태규 성균관대 교수와 정광환 서강대 교수가 공동연구를 통해 살아있는 세포와 동일한 형태와 기능을 가지며 스스로 에너지를 생산하는 인공세포를 제작하는데 성공했다고 29일 밝혔다.

세포가 독립적인 생명체로 여겨지는 이유는 외부의 빛이나 영양분을 흡수해 성장에 필요한 다양한 물질을 스스로 합성하는 대사활동을 수행하기 때문이다. 세포 내에서 일어나는 다양한 대사활동은 에너지를 흡수하고 물질을 전환하는 매우 복잡한 과정으로 구성돼 과학적으로 모사할 수 없는 가장 어려운 연구로 알려져 왔다.

연구팀은 시금치에서 광합성 단백질과 박테리아에서 광전환 단백질을 추출한 후 빛을 사용해 생체에너지를 생산할 수 있는 인공 미토콘드리아를 제작하고 재조합해 인공세포를 개발했다.

개발된 세포는 빛을 사용해 스스로 생체에너지(ATP)를 생산하고 세포의 움직임과 형태를 구성하는 세포골격을 합성한다. 또 빛에 반응해 스스로 움직이며 원시적 형태의 살아있는 세포와 유사하다. 인공세포는 외부환경에 따라 최소 한달까지 지속적으로 대사활동을 하며 광합성을 할 수 있다.

이번 성과로 생화학, 의학연구에 살아있는 세포와 유사한 환경에서 자유롭게 실험할 수 있는 세포 모사체를 제공할 수 있게 됐다. 세포 내에서 벌어지는 다양한 의학적 부작용이나 대사활동의 비정상적인 활동의 원인을 밝히는데 기여할 수 있을 전망이다.

신관우 교수는 "이번 성과는 살아있는 생명체에 가장 근접한 혁신적인 연구성과로 스스로 외부 환경에 적응하고 성장하는 생명체를 인간이 만들어낼 수 있다는 가능성을 보여준 것"이라고 연구의의를 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구성과는 네이처 바이오테크놀로지 28일자에 게재되고 네이처이 하이라이트로 소개됐다.