유전자 편집 곤충이 식량, 연료 및 폐기물 처리를 제공하는 방법

CChatGPT8
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곤충은 가금류, 어류, 돼지, 소, 심지어 애완동물 사료의 사료로 상업적으로 진출해 왔지만 현재로서는 틈새 제품으로 남아 있습니다. 그러나 생명공학 도구를 통해 육종가는 곤충 생산을 늘릴 수 있으며 새로운 투자를 통해 이들의 접근 방식이 주목을 받고 있습니다.

지난 몇 년 동안 검은 동애등에(BSF, 또는 허메티아 일루센스) 및 밀웜(테네브리오 몰리터)는 앞서나가며 곤충 제품이 유럽과 아시아 시장에 진출할 수 있는 길을 열었습니다. 곤충 공장이 확장되고 있으며 일부 회사에서는 단백질 품질을 개선하고 부화 및 성장 속도를 높이기 위해 유전자 편집을 적용하고 있습니다. 이러한 추세가 계속된다면 곤충 단백질 시장은 2027년까지 11억 4천만 달러 규모로 성장할 것으로 예상됩니다.

이스라엘에서는 지난 1월 이스라엘 혁신청(Israel Innovation Authority)의 지원을 받는 곤충 기반 동물 사료 회사 컨소시엄이 설립되어 기계 학습 및 파리 유전체학을 사용하는 연구원들과 함께 BSF 생산과 곤충의 영양 프로필을 최적화하고 확장했습니다. Entoprotech, FreezeM, Ambar, Shachar, NRGene, NeoManna, BugEra 및 Rafael Feed Mills 등의 회사에는 5개 학술 기관의 학술 연구원들이 합류했으며, 이들 모두는 번식을 향상시키기 위해 파리 게놈 서열의 유전자를 편집하고 있습니다.

컨소시엄의 일부는 Nachshonim에 본사를 둔 FreezeM입니다. 이 스타트업은 Weizmann Institute of Technology 박사 과정 졸업생 3명이 설립했으며, 이들은 신생아 유충을 정지 상태로 유도하여 배송 목적으로 유통기한을 연장하는 기술을 개발했습니다. FreezeM의 공동 창립자이자 CEO인 Yuval Gilad는 이는 환경 조건을 통해 얻은 “일시 중지된 유충” 단계이며 최대 절전 모드와 마찬가지로 되돌릴 수 있다고 말합니다.

FreezeM은 또한 CRISPR–Cas9를 활용하여 BSF 균주의 영양 함량을 향상시켰습니다. 이 회사는 신진대사를 제어하는 ​​약 150개의 유전자를 표적으로 삼기 위해 400개의 CRISPR-Cas9 가이드 RNA를 배치했으며, 이를 통해 더 큰 유충, 더 긴 유충 기간 및 스트레스 시 회복력이 향상된 균주를 생산했습니다.

그들이 편집한 유전자 중 하나는 유충에서 번데기로의 탈피를 조절하는 주요 조절자인데, 이를 조정하면 편집되지 않은 유충보다 50% 더 큰 유충이 생성됩니다. 표적화할 가치가 있는 다른 유전자는 곤충의 외골격을 구성하는 단단한 다당류인 키틴을 조절하는 유전자입니다. FreezeM의 공동 창업자이자 최고 기술 책임자인 Idan Alyagor는 키틴의 감소가 양식 사료를 최적화하는 데 귀중한 것으로 입증될 것이라고 말했습니다.

또 다른 이스라엘 기업인 벤 구리온 대학교(Ben Gurion University)의 스타트업인 BugEra는 바이오 연료로 사용하기 위해 흑인 군인의 계통을 유전적으로 조작하고 있습니다. 파리 구더기는 농작물 기름에 대한 지속 가능한 대안을 제공할 수 있는 지질이 풍부합니다. 또 다른 장점은 BSF 농업이 순환 경제 기회를 활용할 수 있다는 것입니다. Beer Sheva 기반 생명공학 회사의 CEO이자 공동 창업자인 Yoav Etgar는 “BSF는 음식물 쓰레기, 거름과 같은 다양한 기질에서 자랄 수 있습니다.”라고 말했습니다. 그러나 플라이 오일은 지금까지 시장이 사료 생산 쪽으로 기울었기 때문에 아직 상업적으로 성공하지 못했다고 BugEra의 최고 기술 책임자이자 공동 창업자인 Anna Melkov는 말합니다.

이러한 편견을 극복하기 위해 BugEra는 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술을 사용하여 지방 대사와 관련된 유전자를 변형하여 지질 함량을 두 배로 늘린 BSF 균주를 개발했습니다. 바람직한 돌연변이가 있는 파리를 식별하는 것은 시간이 많이 걸리고 병목 현상이 발생할 수 있기 때문에 BugEra는 하루에 수백 명의 개체를 DNA 추출하고 선별할 수 있는 기술을 개발했습니다. 스타트업은 또한 눈 색깔과 같은 표현형 마커를 추가하여 스크리닝을 더욱 가속화할 뿐만 아니라 RNA 간섭(RNAi)과 같은 유전자 하향조절 기술을 추가하여 BSF 계통의 특성을 확장할 것으로 기대하고 있습니다.

한편, 영국 곤충 유전학 회사인 Beta Bugs는 번식에 가장 적합한 특성을 가진 계통을 선택하는 데 중점을 두고 있습니다. 에딘버러 근처 Roslin 혁신 센터에 위치한 시설의 회사 과학자들은 곤충 개체군에서 물리적 및 환경적 곤충 매개변수를 수집하는 것부터 시작하여 유충 바이오매스 증가, 더 빠른 발달 및 더 많은 알 낳기 등을 선택합니다. 이 접근 방식을 통해 가능한 환경 변수에서 유리한 유전적 특성을 분리할 수 있습니다. “우리는 곤충의 성능이 향상되는 것은 그들이 더 많은 먹이를 얻거나 더 높은 온도에서 사육되었기 때문이 아니라 근본적인 유전적 특성을 개선하고 있기 때문에 증가한다는 것을 확신할 수 있습니다.” 회사의 CEO인 Thomas Farrugia는 말합니다. Beta Bugs는 곤충 농업 업계의 고객에게 BSF 라인을 배송합니다.

업계의 확장을 지원하기 위해 Beta Bugs는 최근 BSF 회사인 Better Origin 및 기타 상업용 곤충 생산업체와 협력하여 영국의 곤충 생물전환 협회를 공동 창립했습니다. 이들의 목표는 고품질 동물 사료, 오일 및 비료를 제공하는 동시에 음식물 쓰레기를 줄이는 데 곤충 양식이 할 수 있는 역할에 대한 인식을 높이는 것입니다. 또한 영국 정부와의 협력을 통해 규제 경로를 가속화하기 위해 노력하고 있습니다.

일반적으로 거저리라고 불리는 딱정벌레 유충의 일종 역시 벌레 농장에 대한 관심이 급증하는 이유 중 하나입니다. 베타 해치는 밀웜(거저리의 유충)을 생산합니다. 테네브리오 몰리터) 양식 및 가축 영양, 애완동물 사료의 사료로 사용됩니다. Beta Hatch의 설립자이자 CEO인 곤충학자 버지니아 에머리(Virginia Emery)는 “식품 공급망에서 곤충의 잠재력은 엄청납니다.”라고 말합니다. Tenebrionidae의 유충은 동물 사료 및 식물 비료에 고품질 영양소를 제공하는 것 외에도 플라스틱 폐기물 생분해를 포함한 소화 능력이 뛰어납니다. “스티로폼을 생분해하는 유일한 알려진 방법은 거저리의 내장에 있는 것입니다.”라고 Emery는 말하며 벌레는 유해한 진균독소를 소화 및 제거하고 모든 종류의 폐기물을 처리할 수 있다고 덧붙였습니다.

Beta Hatch는 가능한 가장 효율적이고 확장 가능한 방식으로 버그를 제기하기 위해 게놈 도구를 배포합니다. 선택적 육종을 통해 과학자들은 체중 및 발달 시간과 같은 주요 특성을 매핑하고 유전성을 추적하며 번식 개체의 게놈 다양성을 모니터링합니다. 또한 Beta Hatch는 곤충에서 맞춤형 단백질을 생산하기 위한 CRISPR 개념 증명 툴킷을 개발하고 있습니다.

시중에 판매되는 제품을 갖춘 또 다른 거저리 농장은 Ÿnsect입니다. 그 단백질 성분은 이미 미국의 고급 개 사료 브랜드인 Bernie’s에 포함되어 있으며 애완동물 사료, 어류 사료, 식물 비료 및 인간 소비를 위해 전 세계로 수출되고 있습니다. 파리에 본사를 둔 이 회사는 사료 및 식품을 위한 지속 가능한 대체 제품을 생산하겠다는 비전을 가지고 4명의 과학자와 환경 운동가에 의해 2011년에 설립되었습니다. 그들은 로봇 공학으로 구동되는 수직 곤충 농장을 설립하여 각각 연간 수 톤의 거저리 제품을 생산했으며 2021년에 유럽 식품 안전 당국은 거저리를 인간이 섭취하기에 안전한 것으로 간주했습니다.

2023년 6월 Ÿnsect는 세계 최초의 곤충 사육용 고밀도 유전자 칩을 출시했습니다. 이 칩에는 679,205개의 단일 뉴클레오티드 다형성이 포함되어 있으며, 이는 거저리 코딩 영역의 99% 이상을 차지합니다. 이는 과학자들이 성장 성능, 번식 또는 질병 저항성과 같은 관심 특성과 관련된 유전자를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 회사는 AxiomYNS_Mol1이라는 새로운 칩을 만들어 더 넓은 과학계에서 사용자가 생물학적 경로를 해독하고 근본적인 질문에 답하거나 원하는 특성을 가진 거저리 계통의 선택을 개선하는 데 도움을 줄 계획입니다.

전체적으로 이들 회사의 작업과 유전자 편집 도구를 통해 곤충 양식은 동물성 단백질의 대체 공급원으로서 세계 식품 경제에서 입지를 굳히고 있습니다.

이 기사는 허가를 받아 복제되었으며 2023년 8월 11일에 처음 게시되었습니다.

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