미네소타 대학교(University of Minnesota) 케이트 아다말라(Kate Adamala) 교수 연구팀이 모든 분자 부품을 실험실에서 직접 조립한 합성 세포인 ‘스퍼드셀(spudcell)’을 개발해 성장, DNA 복제, 그리고 분열이라는 생명의 세 가지 핵심 과정을 한 시스템 내에서 구현하는 데 성공했습니다. 이는 생명의 기원을 실험실에서 재현하려는 합성생물학 연구의 중요한 이정표로, 아직 동료 심사 전이지만 학계의 큰 주목을 받고 있습니다.
연구팀은 DNA 복제 시스템, 단백질 생산 효소 묶음, 영양분 공급용 리포솜(liposome), 그리고 분열을 유도하는 막 단백질을 결합하여 스퍼드셀을 만들었습니다. 특히, 기존 연구에서 난제로 여겨졌던 세포 분열 문제를 해결하기 위해 세포골격(cytoskeleton) 대신 막 단백질을 조작하여 막을 물리적으로 휘게 함으로써 세포를 나누는 독창적인 접근 방식을 사용했습니다. 이 합성 세포는 유전자를 인위적으로 조작하여 더 크게 자라거나 더 많은 딸세포를 만들 수 있었고, 이는 집단 내에서 특정 특성이 선택되는 첫 단계를 보여주기도 했습니다. 하지만 이 세포는 여전히 리보솜과 영양분을 외부에서 지속적으로 공급받아야 하며, 방어 및 폐기물 처리 체계가 부족하여 완전한 의미의 '살아있는 세포'로 보기는 어렵습니다.
이번 연구는 비생물학적 구성요소로 생명과 유사한 행동을 보이는 시스템을 만들었다는 점에서 생명의 기원 연구에 중요한 통찰을 제공합니다. 또한, 장기적으로는 화석 연료 없이 플라스틱이나 비료를 만들거나 새로운 의약품을 개발하는 등 다양한 응용 분야에 활용될 잠재력을 가지고 있습니다. 연구팀은 데이터와 방법을 공개하고 비영리 단체 바이오틱(Biotic)을 통해 관련 도구를 배포하여 합성생물학 분야의 발전을 가속화하겠다는 계획입니다. 비록 아직 자립적인 생명체와는 거리가 있지만, 이번 스퍼드셀은 현대 생명체를 보잉 787 드림라이너에 비유한다면, 100피트 날아가는 라이트 플라이어에 비견될 만한 혁신적인 첫걸음으로 평가됩니다.