신육종기술(NPBTs)

과학(Science)/산업 (Industry)

신육종기술(NPBTs)

SURPRISER - Tistory 2023. 9. 18. 00:50

0. 목차

'육종기술'이란?
'신육종기술'이란?
'신육종기술' 산업 동향
'신육종기술' 정책 동향
'신육종기술' 관련 기업

1. '육종기술'이란?

현재의 육종기술은 첨단과학 기술이 시대적으로 융합되면서 '관행육종'부터 '유전자가위기술'까지 전부를 포괄하며, 다양한 기술이 집약된 형태로 발전하였다. 품종 육성에 활용되는 크게 '관행 육종 기술', '분자 육종 기술', '유전자 변형기술'로 분류될 수 있으며, 앞으로 유전자 가위 기술을 포함한 신육종의 역할이 클 것이다.

관행 육종 기술: 제1대 교잡종(F1)'을 만드는 '관행 육종 기술'은 1930년대 이후부터 생산성 제고를 위해 많은 작물을 상대로 '분리 육종', '교배육종', '도입육종', '여교배' 등과 같은 다양한 기술이 사용되었다.
분자 육종 기술: '분자육종기술'은 1980년대 이후 각 작물별오 유전체 정보가 밝혀지면서 'DNA 마커(DNA Marker)'를 이용하여 보다 세밀한 육종을 가능하게 하는 기술이다. 종자 개발이나 종자 품질조사에 사용되는 DNA 마커 종류로는 '단순 반복 염기서열(SSR: Simple Sequence Reapat)'과 '단일염기다형성(SNP: Single Nucleotide Polymorphism)'을 가장 많이 사용한다.
유전자 변형 기술: '유전자 변형(Genetically Modified)' 기술은 외부 유전자를 삽입하거나, 식물체 내부 유전자를 변형시켜 특정 형질을 갖게 하는 것이다. 1990년대 중반 이후 '유전자 변형 생물(GMO: Genetically Modified Organism)' 작물이 개발되면서 세계 종자시장에 큰 변화를 일으켰으며, 다국적 기업들은 현재 옥수수, 콩 등 'GM(Genetically Modified)'품종을 판매 중이다.

아래는 '관행 육종 기술'의 종류를 표로 정리한 것이다.

관행 육종 기술	내용
분리 육종	자연적으로 생성된 유전체를 대상으로 선발하거나 인공교배 과정이 없이 우수한 개체나 집단을 선발
교배 육종	인공 교배 과정을 통해 나타난 다양한 유전체 변이체를 대상으로 선발하거나 F2 세대 분리세대에서 다양한 유전 자원을 선발한 다음 계속 자가 교배를 통해 고정
도입 육종	우수 F1 hybrid에서 분리하여 고정한 다음 모계든 부계든 계통으로 활용
여교배	F1과 모부계 중 한쪽 친과 다시 교잡하는 방법으로, 특정 타겟 형질을 고정하여 새로운 계통 육성에 많이 적용
잡종강세 육종	모부계 계통 육성 후 F1의 성능검정을 통해 우수한 교배조합을 선발하며, 종자 생산의 경제성을 고려하여 '웅성불임(MS: Male Sterile)', '자가불화합성(SI: Self-Incompatibility)'을 사용
조직배양 육종	화분 반수체를 세포배양하여 '2배체(약배양)'로 만들고 'Homo화', '고정화', '계통화', '시간 단축'을 가능하게 하여, 화분 외에도 식물의 여러 조직세포를 배양하여 식물체를 확보
돌연변이 육종	방사선, 화학물질로 다양한 유전적 변이체를 유기하여 선별한 다음, 육종소재로 활용
종속간 육종	종간의 교잡, 속간의 교잡으로 새로운 작물을 개발

2. '신육종기술'이란?

'신육종기술'은 2000년대 이후 급속히 발전하였다. '신육종기술(NPBTs)' 관련 '논문', '특허' 현황을 살펴보면, 2000년대 이후 관련 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 지역별로는 유럽과 미국이 관련 분야 특허 비중이 높다. '신육종기술(NPBTs: New Plant Breeding Techniques)'이란 최종 개발된 식물에 외부에서 도입된 유전자가 존재하지 않지만, 변형된 특성을 갖는 새로운 품종을 확보하는 기술이다. '신육종기술'은 전통 육종기술의 한계를 극복함과 동시에 그간의 상용화된 GM작물에 대한 안정성 논란을 회피하거나 완화할 수 있는 기술이다.

신육종기술은 목표 유전자만 변이가 가능하도록 작용함으로써, 품종 개발 시간을 단축시켜 개발 비용을 감소시키고, 기존에 교배가 불가능했던 작물에도 적용이 가능하다. '신육종기술'을 '관행 육종 기술', '분자 육종 기술' 등과 접목하면, 새로운 육종기술 시스템을 구축할 수 있는 플랫폼 기술로서의 활용도와 파급력이 큰 산업이다. 목표 형질의 전달을 통해 신품종 개발과 생산량 제고에 직접 기여할 수 있으며, 이는 곡물 자급률 제고와 수입 대체 효과를 낼 수 있다.

'유럽연합(EU)'는 신육종기술을 아래와 같이 총 8개로 분류하고 있다.

SDN(Site Directed Nucleases): 'DNA 뉴클라아제(DNA nuclease)' 기능을 갖는 단백질 복합체를 이용하여 유전체 특정 부위에 DNA 결손이나 수정 및 삽입을 유도함으로서 식물의 형질을 전환하는 기술
동종 기원(Cisgenesis): 상호 교배가 가능한 종에서 유래된 유전자를 도입하는 기술로서 선발 마커/백터 backbone이 제거되어 목표 유전자만 전달하는 기술
역육종(Reverse Breeding): 'RNA 간섭(RNA interference)' 기작을 이용하여 heterozygous 개체의 meiotic recombination을 방해하고 목적 형질을 갖고 있는 배우자를 선발한 후, 조직배양을 통해 반수체 식물체로 만들고 순차적으로 상동 2배체를 만드는 기술
접목(Grafting): 병저항성이나 성장초세가 강하게 만들어진 GM 식물의 줄기에 Non-GM 식물을 접목하여 육묘의 생육을 증진하면서 최종 산물인 non-GMO를 확보하는 기술
Agroinfiltration: 재조합된 유전자를 '아그로박테리움(Agrobacterium)'을 매개로 이용하여, 특정 조직에 직접 감염하여 단시간에 고농도의 유전자를 일시적으로 발현이 되도록 하는 기술
ODM(Oligonucleotide-directed Mutagenesis): 기존의 상동재조합을 활용한 유전자 치환해 해당하는 것으로 원하는 염기서열을 특정 부위에 도입시키는 기술
RdDM(RNA-dependent DNA Methylation): 목표 염기서열 속의 DNA cytosine 잔기를 메틸화하여 목표 유전자의 발현을 억제 또는 촉진하는 기술
합성 유전체학(Synthetic Genomics): 합성 염색체를 제작하는 과정에서 필요 없는 유전자는 제거하고 필요한 유전자만 넣어 원하는 산물을 최대로 얻을 수 있도록 생물학적 과정을 조작하는 기술

2-1. SDN(Site Directed Nucleases)

'SDN(Site Directed Nucleases)'는 유전자 가위를 사용하는 육종 기술이다. '유전자 가위(Gene Scissor)' 기술은 유전체에서 원하는 부위의 DNA를 정교하게 절단하거나 잘라 붙일 수 있는 분자생물학적 기술이다. '유전자 가위' 기술을 사용하면 우수한 형질을 식물에 도입하거나, 원치 않는 형질을 제거하는 등 기존 전통육종 방식의 한계를 극복할 수 있다. 2000년대 중반 1세대 유전자 가위 기술인 ZFN이 개발되었고, 2세대 유전자가위 TALEN을 거쳐, 3세대 유전자 가위 기술인 CRISPR/Cas9에 이르기까지 매우 빠른 속도로 개발되었다.

ZFN(Zinc Finger Nuclease): 원하는 위치의 유전체 서열 교정의 가능함을 보여준 첫 유전자 가위로서 의미가 크다. 그러나 '징크 핑거(Zinc Finger)' 단백질'을 인식할 수 있는 DNA가 제한적이다.
TALEN(Transcription Activator-like Effector Nuclease): 'ZFN(Zinc Finger Nuclease):'과 구조와 작동 방식이 유사하지만, 유전자 가위의 크기가 매우 크다는 단점이 있다.
CRISPR/Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats): 'RNA-단백질 복합체' 구조로 구성되어 있으며, 쉽고 효율적으로 제작할 수 있어 기술적 파급력이 크다.

ZFN, TALEN에서는 단백질 모듈이 DNA를 인식하는 역할을 수행했던 것과는 달리 CRISPR/Cas9은 가이드 RNA가 DNA 서열을 인식한다. 가이드 RNA를 통해 표적 DNA에 결합하게 되면, Cas9 단백질이 가지고 있는 2개의 DNA 절단 도메인이 활성화되어 표적 DNA를 자르게 된다. 가이드 RNA는 ZFN, TALEN의 DNA 결합 모듈 단백질에 비해 쉽고 효율적으로 제작이 가능하기 때문에, 현존하는 유전자 가위 중에서 가장 기술적 파급력이 커 생명공학 연구 및 산업분야 적용이 활발하다.

작물 분야에서 주목할 만한 변화는 주로 '유전자 변형 생물(GMO: Genetically Modified Organism)'를 개발하던 다국적 기업들이 유전자가위기술 도입에 발 빠르게 나서면서 종자 개발에 적극적으로 활용하고 있다는 점이다. 산업계뿐만 아니라 학계에서도 유전자 가위 기술 기반의 작물 개발 사례들이 꾸준히 보고되고 있다. 미국 펜실베이니아 주립대학의 Yang 박사팀은 CRISPR/Cas9 기술로 갈변 현상을 방지한 양송이버섯을 개발하였으며, 중국 과학원 소속 Gao 박사팀은 TALEN을 이용하여 흰 가루병 저항성을 가진 밀을 개발하는데 성공하였다.

2-2. 동종 기원(Cisgenesis)

'동종 기원(Cisgenesis)' 기술은 동종 내 재래종이나 야생종으로부터의 우수 형질을 집적하는 기술로, 빠른 시간 내에 특정 형질을 고정하기 위한 방법이다. '동종 기원(Cisgenesis)' 기술로 만들어진 'Cisgenic 육종'은 cDNA가 아닌 '전체 유전자(Promoter, exon, intron)'를 '형질전환(Transformation)'하여 재분화시키면서 목표 형질이 발현된 개체를 선발하되, 유전자만 들어가고 나머지 형질전환 벡터 또는 관련 부위는 전부 '도태(Selection-out)'된다. Intagragenesis 경우는 Cisgenesis와 같은 방법을 이용하지만, 유전자의 구성이 다른 종의 '프로모터(Promoter)', 'Coding(유전자)' 부위를 섞어서 'in vitro(시험관 내)'에서 제작한 후 사용하는 것이 다르며, 타종의 유전자를 유입시키기 때문에 '유전자 변형 생물(GMO: Genetically Modified Organism)' 논란 가능성이 있다.

형질전환 시 재조합 분리되는 특정 '벡터(Vector)'를 사용하기 때문에, 나중에 타겟 유전자만 옮겨져 최종 산물이 non-GMO가 되는 특징을 지닌다. '벡터(Vector)'란 '분자생물학(Molecular Biology)'에서 유전 물질의 인위적 운반자로 사용되는 DNA 분자를 말한다. 각 육종방법별 육성기간을 계산하면, 전통육종의 경우 평균 최소 7~8년, 그리고 GMO 육종의 경우는 형질전환 기간을 포함하여 10년 이상 걸린다고 볼 수 있다. 반면에 Cisgenic 육종의 경우 형질전환 기간을 포함하여 3~4년이면 충분히 가능하다.

GMO 대체 기술로 선호하는 기술이며, '사과', '감자' 등 내병성 품종 개발에 성공한 사례가 나오고 있다.

더뎅이병 내성 사과: 사과 더뎅이병 저항성 유전자를 재조합 벡터에 삽입하여 형질전환하였고, 실제로 이를 통해 non-GM의 '더뎅이형 내성 사과 품종'을 개발하였다.
역병저항성을 지닌 감자: 감자 '역병 저항성(Blight Resistance)' 유전자 여러 개를 '동종 기원(Cisgenesis)' 기술을 통해 '스태킹(Stacking)'하였고, 이어 강력한 역병 저항성을 지닌 감자를 개발하는데 성공하였다.

2-3. 역육종(Reverse Breeding)

'역육종(Reverse Breeding)' 기술은 'RNA 간섭(RNA Interference)' 기작을 이용하여 목적 형질을 갖고 잇는 배우자를 선발한 뒤, 반수체 식물체를 만들고 순차적으로 상동 2배체를 만드는 기술이다. 생식세포가 분열할 때 염색체 간, 유전자 간 '재조합(Recombination)'을 한 후에 감수분열을 하여 딸세포를 만드는 과정에서 Non-Combination, 즉 염색체 간의 교차가 일어나지 않게 되면, 감수분열 전의 염색체 구성과 배열 상태가 그대로 딸세포로 전해질 수 있으며 궁극적으로 '약배양(Anther Culture)' 등을 이용하여 '배가반수체(DH: Doubled Haploid)' 개체들을 얻을 수 있다. 최종적으로 '전이유전자(Transgene)'가 없는 '동형접합자(Homozygote, 한 쌍의 상동염색체 상에 존재하는 대립유전자가 서로 동일할 때를 가리키는 용어)'가 선발되면, '자가수분(Self-Pollination)' 등을 통해 여러 세대를 계속 유지할 수 있으며, 또한 형질전환을 통해 많은 개체가 만들어지면 개체 간 상호 교배를 통하여 더 다양한 유전 자원을 만들 수 있다.

'유전자 변형 생물(GMO: Genetically Modified Organism)' 개발 기술을 이용하여 우수 형질 개체를 확보할 수 있는 non-GMO 기술로 보는 견해도 있으나, 이럴 경우 최종 산물이 GMO가 아니라는 것을 증명하기 위한 유전체 분석이 요구된다. 형질전환되어 만들어진 생식세포 중 50%는 Transgene이 들어 있는 형질전환 과정이 끝나고 DH line을 확보할 때 PCR로 분석하여 '전이유전자(Transgene)'가 들어있는 개체를 제거하는 것이 중요하다.

2-4. 접목(Grafting)

'접목(Grafting)' 기술은 내병성 또는 성장초세 등 유용 형질을 갖는 GM 대목에 non-GM 접수를 접목하여 육묘의 생육과 발달을 증진시키면서 최종 산물인 non-GMO를 확보하는 기술이다. 접목된 육묘는 생육이 강한 GM대목으로부터 무기질과 수분을 섭취하면서 잘 성장할 것이며, 결과적으로 수확되는 생산물, 즉 먹는 부분은 non-GMO이다. 내병해충성 형질 또는 다른 유용 형질을 삽입하여 GM 대목을 만드로 접수는 고품질의 원예적 형질을 그대로 유지하는 전략이다. '접목(Grafting)' 기술은 한국의 연구진이 세계 최초로 기술 개발에 성공하였다. 그러나 GM 작물의 위해성 평가 논란으로, 한국에서는 연구 과제 수행이 종료된 상태이다.

2-5. 농업 침투법(Agroinfiltration)

'농업 침투법(Agroinfiltration)'은 재조합된 '아그로박테리움(Agrobacterium)'을 매개로 이용하여, 특정 조직에 감염하여 단시간에 고농도의 유전자를 일시적으로 발현이 되도록 하는 기술이다. '농업 침투법'은 유전자의 일시적인 발현을 통해 '유전자의 기능' 또는 '세포 내 위치', '단백질-단백질 상호작용' 등을 연구하거나, 단백질을 대량 생산하기 위해 2010년대부터 식물 생물학 및 식물 생명공학 연구에서 널리 사용되기 시작한 기법이다. '농업 침투법'의 빠른 속도와 편리성 때문에 식물 육종에서 '특정 형질(내병성 유전자 등)'을 가진 식물을 찾는데 주로 사용하고 있으며, 식물에서 재조합 단백질 생산을 위한 '분자농업(Molecular Farming)'에도 사용하고 있다. 또한 식물에 아주 국부적으로 적용되기 때문에, 원칙적으로 유전물질은 생식 세포계에 도입되지 않아 자손에게 전염되지 않기 때문에 GM 대상에서 벗어날 수 있는 가능성이 있다.

'농업 침투법'은 특정 장비가 필요 없어 저렴하고 실험 후 며칠 내에 결과를 얻을 수 있다는 장점 덕분에, 식물생명공학기술과 접목하여 품종 개발에 직접 활용할 수 있는 기술이다. '농업 침투법'은 '내병성 품종 육성', '육종 시간 단축', '고가의 재조합 단백질 생산' 등에 적용될 수 있으며, 최근 들어 산업계 주도의 연구가 상당 부분 진행되었다. 대규모 일과성 발현 작업을 위해 효율적인 도입 유전자 전달 방법의 개발 등이 학계와 정부 주도 하에 진행되었으며, 최근에는 산업계 주도의 식물 유래 백신 연구가 많이 진행되고 있다.

육종 시간 단축: '사과 잠재성 구형 바이러스(ALSV: Apple Latent Spherical Virus)' 벡터를 이용하여 꽃 개화시기 관련 유전자 발현을 억제하여, 사과의 조기 개화를 유도함으로써 육종 시간을 단축시킬 수 있다는 연구 사례가 발표되었다.

2-6. ODM(Oligonucleotide-directed Mutagenesis)

'ODM(Oligonucleotide-directed Mutagenesis)' 기술은 기존의 상동재조합을 활용하는 유전자 치환에 해당하는 것으로, 원하는 염기서열을 특정 부위에 도입시키는 기술이다. 식물세포로 작은 단편의 합성된 DNA 분자가 도입되어 진행되며, 식물체의 '복구 기작(Repair Mechanism)'이 도입된 Oligonucleotide를 template로 하여 존재하는 변이가 식물체의 '게놈(Genome)'으로 전이된다. 이러한 과정을 통해 원하는 형태로 타겟 DNA 서열이 변화되며 Oligonucleotide 자체는 게놈으로 삽입되지 않고, 작은 범위의 '서열 차이(1~5 bp/nucleotide)'만을 가진다. ODM에 의한 돌연변이는 '전통적인 돌연변이 유기 방법(방사선 조사 등)'과 유사하지만, 원하지 않는 돌연변이를 생산할 필요가 없어 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다.

2-7. RdDM(RNA-dependent DNA Methylation)

'RdDM(RNA-dependent DNA Methylation)'은 목표 염기서열 속의 DNA '사이토신(cytosine)' 잔기를 '메틸화(Methylation)'하여 목표 유전자의 발현을 억제 또는 촉진하는 기술이다. DNA의 염기서열 자체는 변화시키지 않으면서 DNA의 메틸화 상태 변화를 초래시키기 때문에, 일반적으로 '후성유전학적 변화(Epigenetic Modification)'라고 한다. 특정 식물 유전자의 발현을 억제하기 위해 식물의 'RISC(RNA-induced silencing complex)' 시스템을 이용한다. 다만 '메틸화(Methylation)'는 안정적으로 유지되지 않고 세대가 진전됨에 따라 사라지는 경향이 있다.

2-8. 합성 유전체학(Synthetic Genomics)

'합성 유전체학(Synthetic Genomics)'은 합성 염색체를 제작하는 과정에서 필요 없는 유전자는 제거하고 필요한 유전자만 넣어, 원하는 산물을 최대로 얻을 수 있도록 생물학적 과정을 조작하는 기술이다. '게놈(Genome)' 수준으로 유전자를 개조 및 조작하는 기술로, DNA 조각을 제작하여 염색체 수준으로 긴 단편을 만드는 기술이 포함된다.

3. '신육종기술' 산업 동향

식량 수요 증가 등으로 인해 세계 종자시장은 지속적으로 성장하고 있는 추세이며, 향후에도 성장 가능성이 높을 것으로 예측된다. 종자시장 중에서도 '유전자 가위' 기술을 적용한 시장은 지속적으로 성장할 것으로 전망되고 있으며, 농산물 분야에도 활용도가 높을 것으로 예상된다. 유전자 가위 기술을 활용하면 단시간에 저비용으로 종자 개발이 가능하기 때문에, 소규모의 바이오기업들도 기술 개발에 적극적이며, 기업 간 제휴도 활발하다.

3-1. '신육종기술' 해외 산업 동향

Calyxt: Calyxt는 2세대 TALEN 유전자가위에 기반한 기업으로, 트랜스지방이 생성되지 않는 '고올레인산 대두', '아크릴아마이드가 생성되지 않는 감자', '저온당화가 지연된 감자', '포화지방산이 감소된 카놀라', '글루텐프리 밀' 등을 개발하였거나 개발 중이다.
듀폰(Dupont): '듀폰'은 CRISPR/Cas9 기술을 적용한 종자 출시하기 위해 CRISPR 전문 바이오 기업인 '카리부 생명과학(Caribou Biosciences)'와 제휴를 체결하였다.
몬산토(Monsanto): '몬산토'는 종자산업에 적극적으로 진출하기 위해, 2018년 초에 '페어와이즈(Pairwise)'라는 유전자 가위 기술 스타트업에 1억 2500만 달러를 투자하였다.
켐차이나-신젠타(ChemChina-Syngenta): '켐차이나-신젠타'는 유전자 가위 기술을 이용하여 채소 품종 육성을 진행하고 있다.

3-2. '신육종기술' 국내 산업 동향

한국은 종자기업 간 인수 합병과 대기업의 자본 출자로 경쟁력을 높이고 있다. 2014년에는 농협이 농우바이오의 지분을 인수했고, 2016년에는 'LG화학'이 5152억 원에 '동부팜한농'의 지분 100%를 인수였다. 또한 2015년에 'CJ브리딩'과 '더 기반'이 설립되는 등 새로운 종자기업의 등장은 향후 국내 종자산업의 활성화를 이끌 것으로 보인다.

'유전자 변형 생물(GMO: Genetically Modified Organism)' 작물을 상업화할 때까지 약 1000억 원 이상의 '개발 비용'과 '위해성 검사' 등 10년 이상의 기간이 필요하다. 때문에 다국적 종자회사 규모의 대기업이 아니고서는 시장 진입 자체가 매우 어려운 분야이다. 유전자가위기술이 규제에서 자유로워진다면, 한 한 품종 개발 비용을 약 3~5억 원 정도로 추정할 경우, 200배 이상 비용을 절감할 수 있어 중소기업의 시장 진입을 촉진할 수 있다.

4. '신육종기술' 정책 동향

'유전자 가위 기술'을 포함하여 '신육종기술(NPBTs)'을 통해 개발된 작물에 대한 GMO 규제에 관해 국제적/국가적 논의가 활발하게 진행 중이다. '신육종기술'을 통해 개발된 작물에 대하여 GMO 규제에 관한 국가적 합의가 필요한 상황이다. 이에 개발과정 또는 최종산물을 기준으로 할 것인지 등 충분한 검토 및 논의가 요구되고 있다.

4-1. '유럽'의 정책 동향

'유럽연합(EU: European Union)'에서 2011년 11월에 '신육종기술 발표'를 전후하여, 다양한 학술잡지에 '신육종기술(NPBTs)'에 관한 연구자의 의견과 사고방식이 표명되게 되었다. 이와 같은 국제적 논의의 영향으로 미국을 비롯한 주요국에서 '신육종기술'에 관한 논의가 확산되었다. 국제 사회에서는 유전자 가위 기술을 비롯한 '신육종기술'로 개발된 작물에 대한 규제 및 허가 방법에 대한 논의가 진행되었다. 유전자 가위 기술을 활용한 품종 개량이 잇따르면서, 미국과 유럽에서 새로운 유전공학 품종을 어떻게 다뤄야 할지에 관한 논의가 진행되었다.

2007년에는 EU 회원국들의 요청에 따라 생명공학기술의 발달을 고려하여 새로운 식물육종 기술을 '유전자 변형 생물(GMO: Genetically Modified Organism)' 규제 범주에 포함시킬지 여부를 평가하는 작업반을 구성하였다. EU는 2011년부터 유전자 가위 기술을 농축산물에 대한 규제를 논의하였다. 2018년에는 '유럽 사법재판소(European Court of Justice)'에서 유전자 가위 기술 등 새로운 돌연변이 유발 기술을 통해 얻어진 생물체는 GMO 규제에 적용받을 필요가 없다는 의견을 제시하였다.

독일: 독일은 'ODM(Oligonucleotide-Directed Mutagenesis)'을 이용해 개발한 식물은 GMO가 아니라고 결정했다.

4-2. '미국'의 정책 동향

미국은 기본적으로 최종 산물을 중심으로 평가하는 기조를 가지고 있고, 친 GMO적인 정책으로 GMO를 관리하고 있어, 최종 산물에 외부 DNA의 잔류 여부를 판단의 근거로 삼고 있다.

4-2-1. 미국 농무부

2011년부터 USDA-APHIS는 'Am I Regulated' 제도를 운영하여 33건의 온라인 서비스를 진행하였으며, '아그로박테리움(Agrobacterium)' 매개에 의해 신규 유전자가 도입된 '유전자변형생물체(LMO: Living Modified Organism)'는 규제 대상이지만, 유전자 가위가 적용된 후대 분리종에서 도입 유전자가 없는 개체는 규제 대상에서 제외하였다. USDA-APHIS는 '미국 농무부(USDA)'의 '동식물 및 식품 검역서비스(APHIS: Animal and Plant Health Inspection Service)'의 줄임말이다.
2016년 5월, '미국 농무부(USDA: United States Department of Agriculture)'는 유전자 가위 기술을 이용해서 만든 변색 예방 양송이버섯을 GMO 규제 대상에서 제외시켰으며, 또한 듀폰 파이오니아에서 유전자 기술을 이용해 만든 찰옥수수도 GMO 규제 대상에서 제외한다고 발표하였다.
2016년 11월, 미국 농무부에 속한 유기농 분야 자문위원회는 2016년 11월 유기농법을 지켜 생산했더라도 유전자 가위 작물이라면 '유기농'이란 표시를 해선 안 된다는 권고안을 내놓았다.
2018년 8월, 미국 농무부는 유전자 가위 기술을 포함한 '신육종기술(NPBTs)'로 개발된 식물에 대하여 식물해충을 이용하여 개발된 경우가 아니라면 규제할 계획이 없다고 발표하였다.

4-2-2. 미국 의회조사국

'미국 의회조사국(CRS: Congressional Research Service)'은 1914년에 설립된 초당파적 연구기관으로서, 미국 의회의 공식적인 '싱크탱크(Think Tank)이다. '미국 의회조사국(CRS)'은 CRISPR/Cas9 기술 개발 현황과 정책적 이슈를 담은 보고서를 발표하고, '에너지', '생태계 보전', '의료' 등의 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 것으로 전망하였다.

보건 및 의료 서비스 부문: '보건 및 의료 서비스' 부문에서 CRISPR/Cas9 기술은 '당뇨', '말라리아', '항생제 내성' 등의 부문에 획기적인 해결책을 제공해 줄 것으로 전망되었다. 그러나 유전자 조작의 결과가 세대를 걸쳐 발현할 수 있다는 점에서 어떻게 작용할지에 대한 논의가 이루어졌다.
산업바이오 부문: '산업바이오' 부문에서 '박테리아(Bacteria)', '균류(Mycota)', '효모(Yeast)' 등의 유전자 조작을 통한 '화학제품의 생산', 생태계 관리 및 보전 측면에서 유전자 조작을 통해 생태계의 다양성을 확보할 수 있으나, 생태계에 미칠 영향 예측이 어려운 점이 주요 이슈로 다루어졌다.
기초연구로서 유전자 조작은 질병과 치료제 개발에 중요한 정보를 제공할 수 있으나, 유전자 조작의 결과 생성되는 생물학적 물질과 제품이 가진 파괴력은 잠재적으로 국가 안보를 위협할 수도 있음을 강조하였다.

4-3. '이스라엘'의 정책 동향

이스라엘 '식물보호청(Plant Protection Service Administration)'은 CRISPR/Cas9을 활용해 유전자가 교정된 식물체의 자손을 GMO나 형질전환 식물체로 간주하지 않겠다는 결정을 승인했다.

4-4. '일본'의 정책 동향

일본은 다부처 '혁신 증진 전략(SIP: Strategic Innovation Promotion)' 프로그램을 통해 유전자 가위 기술 증진 및 이를 이용한 식품 개발과 유전자변형 농산물의 상업화를 위한 연구 활성화 정책을 펴고 있다. 또 일본 농림수산성은 '신육종기술(NPBTs)' 스터디그룹을 통하여 '신육종기술의 특징', '현행 GMO 규제 체제에서의 신육종기술의 장점', '연구개발 활성화 전략 연구' 등에 대한 보고서를 작성하여 신육종기술의 과학적·법률적·사회적 고려과 대응 방안을 마련하고 있다.

4-5. '중국'의 정책 동향

중국은 생명공학을 신산업전략으로 구분하여 많은 예산을 투입하고 있다. 또한 2014년 시진핑 주석의 연설에서 생명공학 연구에 대한 지지를 공식화했으며, 상업화와 해외 기업들의 참여를 바탕으로 활성화 노력을 하고 있다.

중장기 계획인 '생명공학 육성을 위한 국가 중장기 계획(2010~2020)'은 벼, 밀, 옥수수, 면화와 같은 '작물'과 돼지, 소, 양과 같은 '동물' 연구에 초점을 맞추고 있다. 도입 형질은 주로 '해충 및 질병 저항성', '스트레스 내성 유전자' 등이다.

4-6. '한국'의 정책 동향

국무조정실 규제 혁신기관실에서 '유전자 가위 기술' 유래 동식물의 '유전자변형생물체(LMO: Living modified Organism)' 해당 여부에 대한 가이드라인을 마련하기 위해 2016년 3월에 신산업 투자 위원회를 발족하였다. 머지않은 미래에 유전자 가위를 이용한 농축산물이 증가할 것이기 때문에, 글로벌 수준의 합의점을 찾을 수 있는 가이드라인을 확립하는 것이 필요하다.

아래의 표는 '작물 분야 신육종기술에 대한 정부R&D 투자현황(2012~2016)'이다. 작물 분야 신육종기술에 대한 한국 정부의 R&D는 주로 'SDN(Site Directed Nucleases)'에 집중되고 있다.

신육종기술 유형	정부연구비 (백만원)	비중(%)
SDN(Site Directed Nucleases)	25558	94.9%
역육종(Reverser Breeding)	204	0.8%
접목(Grafting)	847	3.1%
Agroinfiltration	323	1.2%
동종기원(Cisgenesis)	-	-
합계	26932	100.0%

4-7. 경제협력개발기구(OECD)

'경제협력개발기구(OEDC: Organisation for Economic Co-operation and Development)'의 '생명공학 규제감시조화 작업반(Working group on Harmonization of Regulatory Oversight in Biotechnology)'은 식물 및 동물 분야 각각의 환경위해성 평가 기술 합의서를 마련하고 '신육종기술'과 관련해 참가국의 정보를 교환하는 담당하고 있다. 유전자 가위 기술을 포함한 신육종기술은 OECD 과학기술정책 위원회 산하 '바이오·나노·융합 기술(BNCT)' 작업반이 맡고 있는데, OECD는 이 신육종기술의 확장성에 주목하였다.

5. '신육종기술' 관련 기업

5-1. 툴젠(Toolgen)

국적: 한국

'신육종기술(NPBTs)'에 관해서는 1세대부터 3세대까지의 모든 유전자 가위 기술을 보유하고 있는 '툴젠(Toolgen)'이 원천특허 확보하여 유전자 가위 기술 확산에 주력하고 있다. 2016년에 '툴젠(Toolgen)'은 '농우바이오', '농협 종묘 센터'와 공동연구를 통해 3세대 유전자 가위 기술을 이용한 영양성분이 강화된 색변환 당근 품종을 개발할 계획이라고 밝혔다.

현재글신육종기술(NPBTs)

SURPRISER