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과학자들이 플라스틱 쓰레기를 파킨슨병 치료제로 변신시키다 : 놀라운 의학적 돌파구

에든버러 대학교(University of Edinburgh)의 과학자들이 흔한 플라스틱 쓰레기를 파킨슨병 치료제를 위한 고부가가치 원료로 변환하는 데 성공했습니다. 연구팀은 유전자 조작된 대장균(E. coli)을 사용하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 아디프산(adipic acid)으로 전환한 뒤, 이를 다시 필수 의약품 성분으로 합성해냈습니다. 이는 순환 경제가 때로는 신경생물학의 영역까지 확장될 수 있음을 증명한 사례입니다.

이 공정은 일회용 생수병과 식품 포장재에서 흔히 발견되는 도처에 널린 플라스틱인 PET를 분해하는 것에서 시작됩니다. 현재의 PET 재활용은 품질이 낮은 플라스틱을 만들어 결국 매립지로 향하게 되는 기계적 방식입니다. 그러나 스테판 월리스(Stephen Wallace) 교수가 이끄는 에든버러 대학교 팀은 생물학적 접근 방식을 개척했습니다. 그들은 화학-생물학적 융합 방법을 활용했는데, 먼저 화학 촉매를 사용하여 플라스틱을 기본 단량체인 테레프탈산(terephthalic acid)으로 분해했습니다. 그다음, 테레프탈산을 섭취하도록 프로그래밍된 유전자 변형 대장균을 투입하여 일련의 효소 반응을 통해 이를 무콘산(muconic acid)으로, 이어서 아디프산으로 전환했습니다.

아디프산은 다용도로 쓰이는 산업용 원료이지만, 이번 연구의 진정한 돌파구는 이를 바닐린 및 기타 카테콜 유도 물질로 추가 변환한 것에 있습니다. 네이처(Nature)지에 게재된 이번 연구에서 연구진은 파킨슨병의 운동 증상을 관리하는 데 사용되는 주요 약물인 레보도파(L-DOPA)의 합성에 집중했습니다. L-DOPA는 뇌 내 도파민 수치를 높이는 방식으로 작용하며, 보통 석유 유래 원료를 바탕으로 생산됩니다. 화석 연료 대신 플라스틱 쓰레기에서 이러한 원료를 조달함으로써, 이번 연구는 생분해되지 않는 쓰레기를 줄이는 동시에 제약 제조 과정의 탄소 발자국을 낮추는 이중의 이점을 보여주었습니다.

이러한 성과는 합성 생물학이 무엇을 이뤄낼 수 있는지 진정으로 보여줍니다. 연구진은 대장균의 대사 경로를 최적화하여, 박테리아가 플라스틱 유도체의 화학적 독성을 견디면서도 목표 화합물을 안정적으로 생산할 수 있도록 했습니다. 이러한 '업사이클링'은 단순한 재활용보다 확실히 더 가치가 있습니다. 버려진 플라스틱 병의 가치는 거의 제로에 가깝지만, 그로부터 얻은 의약 화합물은 킬로그램당 수천 달러의 가치가 있다는 점이 이를 증명합니다.

세계 인구가 고령화됨에 따라 파킨슨병 유병률은 더욱 높아질 것으로 예상되며, 이에 따라 저렴한 L-DOPA에 대한 수요도 증가할 것입니다. 동시에 전 세계는 연간 3억 5천만 톤 이상의 플라스틱 쓰레기 문제로 고심하고 있습니다. 보건 및 환경 정책의 중요한 전환점 속에서 이 두 가지 위기를 하나의 해결책으로 통합한 이번 성과는 이보다 더 적절한 시기에 나올 수 없었습니다.