[밸류체인타임스=한정민 인재기자] 전 세계적으로 배양육 산업에 대한 관심이 급증하고 있으며, 이에 따라 막대한 투자가 이루어지고 있다. Good Food Institute에 따르면 22년까지 8.9억 달러(한화 약 1.2조 원)가 투자되었다. 해외에서 가장 주목받는 스타트업은 잇 저스트(Eat Just) 계열사 굿미트(Good Meat), 업사이드푸드(Upside Foods)가 있다. 두 기업은 닭고기 배양육으로 일반 소비자 판매를 승인 받은 기업이다.
Upside Food 기업로고( 출처 : https://upsidefoods.com/)
배양육 상업화를 위한 승인 절차
배양육을 상업화하기 위해서는 안정성 평가를 하는 미국 식품의약청(FDA)과 미국 농무부(USDA) 승인을 얻어야 한다. 현재 FDA과 USDA 승인을 받은 기업은 굿미트(Good Meat)와 업사이드푸드(Upside Foods)다. 굿미트(Good Meat)는 2020년 싱가포르에서 판매 승인을 받았고, 출시한 배양육 닭고기 굿미트3(Good Meat3) 상품이 120g당 한화로 7,273원에 판매되고 있다. 업사이드푸드의 경우 승인을 받았지만 초기에는 독점 계약을 맺은 일부 레스토랑에만 우선 공급될 예정이다.
업사이드푸드 배양육 닭 (출처 : FDA(2) )
업사이드푸드: 배양육 혁신의 선두주자
업사이드푸드(구 멤피스트미트)는 2015년 미국 샌프란시스코에서 설립된 회사로, 줄기세포 기술을 활용해 배양육을 개발하고 있다. 업사이드푸드의 CEO 우마 발레티(Uma Valeti)는 심장 치료에 사용되는 줄기세포 기술에서 영감을 받아 배양육사업을 시작했다. 2022년 4월, 업사이드푸드는 시리즈 C 펀딩에서 6억 달러(한화 약 8천억 원) 이상의 자금을 유치했다.
업사이드푸드는 2017년 세계 최초로 닭고기 배양육 시식회를 진행했으며, 당시 100g 당 1986달러의 생산 비용이 들었다. 현재 업사이드푸드는 연간 5천~수만 톤을 생산할 수 있는 공장을 설립하여 연간 25톤의 배양육을 생산하는 공장을 운영 중이며, 생산 능력을 200톤까지 확대할 계획이다. 2025년 상반기 상업화를 목표로 하고 있다. 업사이드푸드는 배양 닭고기 외에 2016년 소고기 미트볼, 2017년 오리고기 배양육 개발에 성공했다.
업사이드푸드: 배양 닭고기 생산 단계
업사이드푸드의 배양 닭고기 생산은 크게 마스터 세포 뱅크 준비(Cell Banking) 단계와 배양육 생산(Meat Production) 단계, 2단계로 나뉜다. 첫 번째 단계는 마스터 세포 뱅크 준비 단계로, 고품질의 세포를 확보하고, 이를 장기적으로 저장하는 과정이다. 여기에는 세포 분리(Cell Isolation), 세포 라인 생성(Cell Line Generation), 세포 뱅킹(Cell Banking) 과정이 포함된다.
두 번째 단계는 실제 배양육 생산 단계로, 소량의 세포 배양을 시작으로 세포 수를 늘려 대규모 배양을 시작하는 증식(Proliferation)하는 단계, 세포가 부착형 배양기에서 분화 및 성숙을 통해 배양되어 조직을 형성하는 분화 및 성숙(Differentiation and Maturation)하는 단계, 조직이 형성되면 배양기 안에서 수확(Harvest)하는 단계로 진행하여 최종 제품으로 가공한다.
마스터 세포 뱅크 준비 단계
세포 분리(Cell Isolation) 단계에서는 닭의 수정란 또는 근육에서 세포를 채취한 후, 조직을 필터링하고 세척하여 단일 세포로 분리(Isolation)한다. 이 단계에서는 인간 식품으로 사용하기 위해 안전성과 품질이 반드시 보장되어야 한다.
이후 세포가 안정적 표현형(Morphology)과 지속적인 배양 가능성을 유지하기 위해, 자연적 불멸화 또는 유전자 수정을 통해 세포의 노화를 지연시키는 생명공학적 불멸화 세포 라인을 생성하는데, 이를 세포 라인 생성(Cell Line Generation)이라고 한다.
배양육 닭고기를 생산하기 위해 업사이드푸드는 2종의 세포주를 혼합하여 이용한다. 첫 번째는 닭의 유정란에서 얻은 피부조직의 섬유아세포(Fibroblast-like Cell Line)를 자연적 불멸화 세포주로 변환하여 사용한다. 섬유아세포는 근원성전자 인자를 발현할 수 있도록 프로그래밍된다. 업사이드 푸드는 유전적 스위치인 MyoD와 E2를 넣어 세포주를 확장시키고 분화를 조절하여, 근원성전자 인자를 발현하여 골격근을 형성한 것으로 특허를 통해 추정된다(3)
두 번째 세포주는 닭의 근육에서 얻은 근육모세포(Myoblast)를 유전자 조작을 거쳐 만든 세포주다. 근육모세포주는 텔로머레이즈 역전사 효소(Telomerase Reverse Transcriptase, TERT)라는 유전자를 도입하여 만든 유전자 변형(GM) 세포주다. 이때 세포는 표면 부착 없이 성장할 수 있도록 적응시킨다.
세포은행(Cell Banking) 단계에서는 세포 라인 생성(Cell Line Generation)을 거쳐 개발되고 계대 배양을 마친 단일 동물에서 유래한 세포를 냉동 보관한다. 이를 '마스터 세포 은행(Master Cell Bank, MCB)'이라고 한다. 이로부터 유래된 세포는 상업적 생산을 지원하기 위해 '작업 세포 은행(Manufacturer’s Working Cell Bank, MWCB)'에 보관된다.
배양육 생산 단계
세포 증식(Proliferation)을 위해 MWCB에서 동결된 세포 바이알를 해동하여 작은 용기에 배양 배지와 함께 넣어 준다. 소량의 세포를 대량으로 생산하기 위해 세포 분열(Division)과 증식(Proliferation)을 여러 번 거친 후 더 큰 용기로 옮겨 최종적으로 대량생산에 필요한 세포를 확보한다.
세포 부착 표면 형태(출처 : 특허 WO2020243324A1(4))
미분화된 대량 세포를 배양기로 옮겨서 배양 용기 표면에 부착한다. 이후 추가 배지 구성요소를 도입하여 근육 세포(근세포, Myocytes)와 결합 조직 세포(섬유세포, Fibrocytes)로 분화(Differentiation) 및 성장(Maturation)하도록 한다. 세포들이 서로 접착하여 다층 세포 조직을 형성할 수 있다. 이 과정은 세포가 근육 조직으로 발전하는 단계다.
성숙한 세포는 세척하여 배양 매체를 제거하고 세포를 수확(Harvest)한다. 세척은 일반적으로 무균상태의 인산 완충 용액(PBS)을 사용한다. 세척 후 물기를 줄여 소비자 완제품으로 가공한다.
업사이드푸드는 세포를 분리하고, 세포주를 만들어 세포주를 마스터셀뱅크에 보관하는 전반부 과정과 마스터셀뱅크에서 세포를 꺼내어 대량으로 증식 및 분화 과정으로 나뉘며, 전반부에는 항생제를 이용하는 반면, 후반부 과정에서는 항생제를 사용하지 않는다. 배양육 최종 제품을 만들기 전에 세척 과정을 거치기 때문에 항생제 잔류량은 0에 가까우며, FDA도 최종 배양육의 승인을 낸 것으로 보여진다.
또한 소아태아혈청(Fetal Bovine Serum, FBS)은 세포 성장에 영향을 주는 성장 인자다. 업사이드푸드는 FBS을 사용하는 배지와 사용하지 않는 배지로 배양육을 제조했다. FBS를 사용하지 않을 경우에는 배지에 성장인자(Growth Factor)를 추가하여 배지 성능을 향상시켰다. 성장인자의 경우 재조합 단백질의 생산 기술을 이용하여 미생물에서 만들어졌고 닭의 유전자 서열을 이용했다.
업사이드푸드 닭 배양육의 전체 단백질 비율 및 아미노산 구성은 기존 닭가슴살과 유사했다. 특히 무혈청 배지를 이용하여 만든 배양육 닭고기는 일반 닭고기보다 엽산과 콜레스테롤 성분이 고농도로 존재했으나, 일반적인 식품을 섭취할 수 있는 범위 내에 존재하고 있다.
FDA에서는 업사이드푸드의 배양육 닭 생산을 자연적 불멸화 세포주 사용으로 허가해 주었다. 또한 GM 세포주의 사용을 허가했으며, 통상적인 식품 범주 내에 영양 성분 함량이 있으면 허가됨을 알 수 있다. 이 기업의 기술력과 FDA 승인 절차는 배양육 산업의 상업화에 중요한 이정표가 될 것이다.
[참고 문헌]
[1] https://www.fda.gov/media/163261/download (기준일: 2023.01.31)
[2] https://www.fda.gov/media/163262/download (기준일: 2023.01.31)
[3] Method for scalable skeletal muscle lineage specification and cultivation, WO/2015/066377
[4] Apparatuses and methods for preparing a comestible meat product. WO2020243324A1.
저작권자 © 밸류체인타임스 무단전재 및 재배포 금지
[밸류체인타임스 = 한정민 인재기자
[밸류체인타임스=한정민 인재기자] 전 세계적으로 배양육 산업에 대한 관심이 급증하고 있으며, 이에 따라 막대한 투자가 이루어지고 있다. Good Food Institute에 따르면 22년까지 8.9억 달러(한화 약 1.2조 원)가 투자되었다. 해외에서 가장 주목받는 스타트업은 잇 저스트(Eat Just) 계열사 굿미트(Good Meat), 업사이드푸드(Upside Foods)가 있다. 두 기업은 닭고기 배양육으로 일반 소비자 판매를 승인 받은 기업이다.
Upside Food 기업로고( 출처 : https://upsidefoods.com/)
배양육 상업화를 위한 승인 절차
배양육을 상업화하기 위해서는 안정성 평가를 하는 미국 식품의약청(FDA)과 미국 농무부(USDA) 승인을 얻어야 한다. 현재 FDA과 USDA 승인을 받은 기업은 굿미트(Good Meat)와 업사이드푸드(Upside Foods)다. 굿미트(Good Meat)는 2020년 싱가포르에서 판매 승인을 받았고, 출시한 배양육 닭고기 굿미트3(Good Meat3) 상품이 120g당 한화로 7,273원에 판매되고 있다. 업사이드푸드의 경우 승인을 받았지만 초기에는 독점 계약을 맺은 일부 레스토랑에만 우선 공급될 예정이다.
업사이드푸드 배양육 닭 (출처 : FDA(2) )
업사이드푸드: 배양육 혁신의 선두주자
업사이드푸드(구 멤피스트미트)는 2015년 미국 샌프란시스코에서 설립된 회사로, 줄기세포 기술을 활용해 배양육을 개발하고 있다. 업사이드푸드의 CEO 우마 발레티(Uma Valeti)는 심장 치료에 사용되는 줄기세포 기술에서 영감을 받아 배양육사업을 시작했다. 2022년 4월, 업사이드푸드는 시리즈 C 펀딩에서 6억 달러(한화 약 8천억 원) 이상의 자금을 유치했다.
업사이드푸드는 2017년 세계 최초로 닭고기 배양육 시식회를 진행했으며, 당시 100g 당 1986달러의 생산 비용이 들었다. 현재 업사이드푸드는 연간 5천~수만 톤을 생산할 수 있는 공장을 설립하여 연간 25톤의 배양육을 생산하는 공장을 운영 중이며, 생산 능력을 200톤까지 확대할 계획이다. 2025년 상반기 상업화를 목표로 하고 있다. 업사이드푸드는 배양 닭고기 외에 2016년 소고기 미트볼, 2017년 오리고기 배양육 개발에 성공했다.
업사이드푸드: 배양 닭고기 생산 단계
업사이드푸드의 배양 닭고기 생산은 크게 마스터 세포 뱅크 준비(Cell Banking) 단계와 배양육 생산(Meat Production) 단계, 2단계로 나뉜다. 첫 번째 단계는 마스터 세포 뱅크 준비 단계로, 고품질의 세포를 확보하고, 이를 장기적으로 저장하는 과정이다. 여기에는 세포 분리(Cell Isolation), 세포 라인 생성(Cell Line Generation), 세포 뱅킹(Cell Banking) 과정이 포함된다.
두 번째 단계는 실제 배양육 생산 단계로, 소량의 세포 배양을 시작으로 세포 수를 늘려 대규모 배양을 시작하는 증식(Proliferation)하는 단계, 세포가 부착형 배양기에서 분화 및 성숙을 통해 배양되어 조직을 형성하는 분화 및 성숙(Differentiation and Maturation)하는 단계, 조직이 형성되면 배양기 안에서 수확(Harvest)하는 단계로 진행하여 최종 제품으로 가공한다.
마스터 세포 뱅크 준비 단계
세포 분리(Cell Isolation) 단계에서는 닭의 수정란 또는 근육에서 세포를 채취한 후, 조직을 필터링하고 세척하여 단일 세포로 분리(Isolation)한다. 이 단계에서는 인간 식품으로 사용하기 위해 안전성과 품질이 반드시 보장되어야 한다.
이후 세포가 안정적 표현형(Morphology)과 지속적인 배양 가능성을 유지하기 위해, 자연적 불멸화 또는 유전자 수정을 통해 세포의 노화를 지연시키는 생명공학적 불멸화 세포 라인을 생성하는데, 이를 세포 라인 생성(Cell Line Generation)이라고 한다.
배양육 닭고기를 생산하기 위해 업사이드푸드는 2종의 세포주를 혼합하여 이용한다. 첫 번째는 닭의 유정란에서 얻은 피부조직의 섬유아세포(Fibroblast-like Cell Line)를 자연적 불멸화 세포주로 변환하여 사용한다. 섬유아세포는 근원성전자 인자를 발현할 수 있도록 프로그래밍된다. 업사이드 푸드는 유전적 스위치인 MyoD와 E2를 넣어 세포주를 확장시키고 분화를 조절하여, 근원성전자 인자를 발현하여 골격근을 형성한 것으로 특허를 통해 추정된다(3)
두 번째 세포주는 닭의 근육에서 얻은 근육모세포(Myoblast)를 유전자 조작을 거쳐 만든 세포주다. 근육모세포주는 텔로머레이즈 역전사 효소(Telomerase Reverse Transcriptase, TERT)라는 유전자를 도입하여 만든 유전자 변형(GM) 세포주다. 이때 세포는 표면 부착 없이 성장할 수 있도록 적응시킨다.
세포은행(Cell Banking) 단계에서는 세포 라인 생성(Cell Line Generation)을 거쳐 개발되고 계대 배양을 마친 단일 동물에서 유래한 세포를 냉동 보관한다. 이를 '마스터 세포 은행(Master Cell Bank, MCB)'이라고 한다. 이로부터 유래된 세포는 상업적 생산을 지원하기 위해 '작업 세포 은행(Manufacturer’s Working Cell Bank, MWCB)'에 보관된다.
배양육 생산 단계
세포 증식(Proliferation)을 위해 MWCB에서 동결된 세포 바이알를 해동하여 작은 용기에 배양 배지와 함께 넣어 준다. 소량의 세포를 대량으로 생산하기 위해 세포 분열(Division)과 증식(Proliferation)을 여러 번 거친 후 더 큰 용기로 옮겨 최종적으로 대량생산에 필요한 세포를 확보한다.
세포 부착 표면 형태(출처 : 특허 WO2020243324A1(4))
미분화된 대량 세포를 배양기로 옮겨서 배양 용기 표면에 부착한다. 이후 추가 배지 구성요소를 도입하여 근육 세포(근세포, Myocytes)와 결합 조직 세포(섬유세포, Fibrocytes)로 분화(Differentiation) 및 성장(Maturation)하도록 한다. 세포들이 서로 접착하여 다층 세포 조직을 형성할 수 있다. 이 과정은 세포가 근육 조직으로 발전하는 단계다.
성숙한 세포는 세척하여 배양 매체를 제거하고 세포를 수확(Harvest)한다. 세척은 일반적으로 무균상태의 인산 완충 용액(PBS)을 사용한다. 세척 후 물기를 줄여 소비자 완제품으로 가공한다.
업사이드푸드는 세포를 분리하고, 세포주를 만들어 세포주를 마스터셀뱅크에 보관하는 전반부 과정과 마스터셀뱅크에서 세포를 꺼내어 대량으로 증식 및 분화 과정으로 나뉘며, 전반부에는 항생제를 이용하는 반면, 후반부 과정에서는 항생제를 사용하지 않는다. 배양육 최종 제품을 만들기 전에 세척 과정을 거치기 때문에 항생제 잔류량은 0에 가까우며, FDA도 최종 배양육의 승인을 낸 것으로 보여진다.
또한 소아태아혈청(Fetal Bovine Serum, FBS)은 세포 성장에 영향을 주는 성장 인자다. 업사이드푸드는 FBS을 사용하는 배지와 사용하지 않는 배지로 배양육을 제조했다. FBS를 사용하지 않을 경우에는 배지에 성장인자(Growth Factor)를 추가하여 배지 성능을 향상시켰다. 성장인자의 경우 재조합 단백질의 생산 기술을 이용하여 미생물에서 만들어졌고 닭의 유전자 서열을 이용했다.
업사이드푸드 닭 배양육의 전체 단백질 비율 및 아미노산 구성은 기존 닭가슴살과 유사했다. 특히 무혈청 배지를 이용하여 만든 배양육 닭고기는 일반 닭고기보다 엽산과 콜레스테롤 성분이 고농도로 존재했으나, 일반적인 식품을 섭취할 수 있는 범위 내에 존재하고 있다.
FDA에서는 업사이드푸드의 배양육 닭 생산을 자연적 불멸화 세포주 사용으로 허가해 주었다. 또한 GM 세포주의 사용을 허가했으며, 통상적인 식품 범주 내에 영양 성분 함량이 있으면 허가됨을 알 수 있다. 이 기업의 기술력과 FDA 승인 절차는 배양육 산업의 상업화에 중요한 이정표가 될 것이다.
[참고 문헌]
[1] https://www.fda.gov/media/163261/download (기준일: 2023.01.31)
[2] https://www.fda.gov/media/163262/download (기준일: 2023.01.31)
[3] Method for scalable skeletal muscle lineage specification and cultivation, WO/2015/066377
[4] Apparatuses and methods for preparing a comestible meat product. WO2020243324A1.
저작권자 © 밸류체인타임스 무단전재 및 재배포 금지
[밸류체인타임스 = 한정민 인재기자