세계 최초로 3D 프린팅한 와규 쇠고기, 마블링까지 그대로

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▲목축 농가에서 길러져 도축된 쇠고기. 소나 양에서 나온 트림과 방귀의 메탄은 이산화탄소량이 많아 지구온난화의 원인을 제공한다는 지적을 받는다. (사진=위키피디아)

일본산 최고급 쇠고기인 와규는 근육 내 지방과 마블링 함량이 높은 전 세계에서 맛있기로 가장 유명한 고기 중 하나다. 그러나 현재의 목축 기술은 기후 변화를 일으키는 이산화탄소 배출 측면에서 지속 가능하지 않은 방법으로 꼽히고 있다. 목축 과정에서 소에게서 나오는 트림과 방귀로 인한 메탄가스가 지구온난화의 주범이기 때문이다. 메탄가스는 이산화탄소의 약 30배의 위력을 가진 온실가스이며 그 20%나 되는 양이 소의 방귀와 트림으로 생성된다고 한다.

이런 가운데 일본에서 세계 최초의 3D 프린팅 와규 쇠고기(스테이크)가 공개됐다. 놀랍게도 실제와 똑같이 마블링 조직까지 살려냈다. 연구팀은 와규 소의 줄기세포를 3D 프린팅하는 기술을 통해 스테이크와 같은 축산품 생산을 위한 복잡한 구조를 만들 수 있었다.

지금까지 개발된 대부분의 실험실 배양 쇠고기는 다진 쇠고기 같았고, 좀 더 복잡한 구조가 아닌 단순한 근육 섬유질로 구성돼 있다. 하지만 이 쇠고기는 조직이 살아있어 목축해 도축한 쇠고기와 거의 같은 형태에 거의 같은 식감을 보였다고 한다.

◆日 오사카대, 마블링 조직까지 살려냈다

▲3D 바이오 프린팅 방식으로 마블링 조직까지 그대로 재현한 세계 최초의 실험실 배양 쇠고기 세포 기반 와규. 일본 오사카대는 실제와 같은 식감을 가진 지방 함량 높은 세계 최초의 3D프린팅 와규 쇠고기를 만들었다. 종전과 달리 쇠고기의 조직을 그대로 재현했다. (사진=오사카대)

주인공인 일본 오사카대 연구팀은 3D 프린팅 기법을 사용해 복제한 결과, 섬세한 와규 쇠고기 세포를 배양해 복잡한 구조의 지방, 근육, 혈관이 함유된 마블링 효과를 보여주는 쇠고기를 만들어 낼 수 있었다.

연구진이 실험실에서 풍부한 맛을 제공하는 동시에 와규를 시중에서 판매되는 가장 비싼 쇠고기 중 하나로 만들어 주는 마블링 효과까지 내는 쇠고기를 만든 것이다.

연구팀은 “현재 이용 가능한 ‘배양된 쇠고기’는 진짜 쇠고기의 복잡한 구조를 재현하지는 못한 엉성하게 조직된 근육 섬유 세포로 만들어졌다”고 자신들의 이번 성과에 대해 평가했다.

이들은 향후에 사람들이 자신의 기호에 맞게 스테이크를 주문할 수 있게 될 것이라고 말했다. 이번 성과는 산업계와 학계의 배양 육류 제품 연구를 가속화하는 요인이 될 것으로 보인다.

◆“배양을 통한 쇠고기는 지속 가능한 미래에 도움 줄 것”

▲지난 2013년 마스트리히트대가 세계 최초로 실험실에서 배양한 햄버거용 쇠고기는 다져진 형태였다. (사진=위키피디아)

오사카대 연구팀은 일본의 매우 오래된 전통 사탕인 긴타로 사탕(金太郎飴)을 만드는 것과 비슷한 방식의 새로운 3D 프린팅 방법을 만들었다. (긴타로 사탕은 긴 파이프 형태의 사탕을 잘라내 만들어지는데 각 조각의 단면에는 일본 옛날 얘기 영웅인 긴타로의 얼굴이 나타난다.)

▲일본의 전통적인 사탕인 긴타로 사탕 제조 모습. (사진=위키피디아)

이들의 방식은 근육, 지방, 혈관과 같은 각기 다른 섬유 조직을 3D 프린팅하고 통합해 만드는 방법이다.

연구진에 따르면 이것은 이전에 비해 진짜 쇠고기와 더 비슷해 보이는 복잡한 쇠고기를 만들어 냈으며, 이는 다른 더 복잡한 구조물을 만드는 데 사용될 수 있다.

이들은 소 위성 세포(bovine satellite cells)와 지방 유도 줄기세포로 불리는 2종류의 줄기세포로 시작했다. 적절한 실험실 조건 하에서 이 ‘다효능’ 세포들은 배양된 고기를 생산하는 데 필요한 모든 종류의 세포로 변하도록 만들 수 있다.

소의 근육, 지방, 혈관을 포함한 각각의 섬유는 3D 생체 프린팅으로 제작됐다. 쇠고기 섬유는 조직학적 구조를 따라 3차원으로 배열돼 실제 와규 쇠고기의 구조를 재현했다. 와규는 일본 전통 긴타로 사탕과 비슷한 방식으로 수직으로 잘렸다.

이 과정은 맞춤형으로 복잡한 쇠고기 조직 구조를 재건할 수 있게 해 주었다. 즉, 고객들은 맛과 건강 고려 사항에 따라 원하는 양의 지방 함유율을 가진 배양된 쇠고기를 주문할 수 있게 된다.

마츠사키 미치야 수석 저자는 “이 기술을 향상시킴으로써 복잡한 쇠고기 구조를 재현할 수 있을 뿐만 아니라 지방과 근육 구성 요소도 미묘하게 조정할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 저자인 강동희씨는 “이 작업은 기존 제품에 더 가까운 널리 이용할 수 있는 배양육으로 보다 지속 가능한 미래를 이끄는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

다만 연구팀은 스테이크를 생산하는 최종 비용이나 제품이 시장에 출시되기까지 걸리는 시간에 대해서는 언급하지 않았다.

이번 연구에 관여하지 않은 프랑스 국립농업식품환경연구소(INRAE)의 장 프랑수아 호켓은 “연구소에서 배양된 고기의 환경적 이익에 대한 전 세계적 입장은 아직 합의되지 않았다. 오직 세 개의 과학 논문만이 이 문제들을 연구했고 그들은 동의하지 않았다. 어쨌든, 단 3개의 연구만 갖고 확실한 결론에 도달하기엔 충분하지 않다”고 말했다.

호켓 교수는 “배양 쇠고기의 주요 쟁점은 연구실에서 대규모 상업 및 산업 생산 시제품으로, 그리고 이후 양산으로 옮겨가는 것이다. 긴 여정이다”라고 말했다.

이 연구 결과는 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 24일 자에 실렸다.

◆당신은 ‘친환경적’인 실험실 배양육을 먹을 수 있나?

▲증가한 쇠고기 수요를 해결하기 위해, 많은 연구자들이 다른 동물들의 줄기세포로 생산된 실험실에서 배양된 쇠고기를 연구하고 있다. 실험실 배양 쇠고기의 재건 과정 도식도. 첫 번째 단계는 소의 위성세포(bSC)와 소 지방 유도줄기세포(bADSC)를 얻기 위한 세포 정제 과정이다. 두 번째는 근육, 지방 및 혈관 조직을 섬유 구조로 제작하기 위해 bSC 및 bADSC의 목욕보조인쇄(SBP)를 지원하는 과정이다. 세 번째는 상업용 스테이크의 구조를 모방하기 위한 세포 섬유의 조립이다. (사진=네이처)

한 연구조사 결과에 따르면 친환경 Z세대의 4분의 3은 “실험실에서 배양한 쇠고기에 혐오감을 느낀다”며 먹지 않겠다고 말했다.

합성되거나 실험실에서 배양된 고기는 가축 도살이 아니라 말 그대로 실제 동물 세포의 표본에서 접시에 담겨 배양된다. 전문가들은 동물복지에 대한 우려와 축산이 환경에 미치는 영향을 고려할 때 전통적인 육류 생산에서 벗어나야 한다고 보고 있다.

최근 한 연구는 식물 기반 단백질로의 폭넓은 전환이 토종 식물을 복원함으로써 2050년까지 16년 치 분에 해당하는 공기 중 CO₂2 배출을 제거할 수 있다고 주장했다. 이에 따라 많은 Z세대와 밀레니얼 세대들이 기후변화를 완화하고 동물의 고통을 최소화하기 위해 채식주의를 택한 것으로 파악되고 있다.

그러나 227명의 Z세대 호주인을 대상으로 한 조사에서 무려 72%가 동물 도축 고기 대신 배양된 고기를 먹는 것에 대해 유보적인 입장을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그럼에도 불구하고 조사 대상자의 41%는 또한 합성육이 미래에 실용적인 영양 공급원이 될 가능성이 있다고 생각한다고 말했다.

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