비타민D 부족하면 성장 장애, 골다공증+암, 치매 우려
비타민D3 합성할 수 있도록 유전자 편집된 토마토
실제 재배돼 소비자에게 갈 때까지는 시간 더 필요

비타민D는 체내에서 칼슘과 인을 흡수하고 이용할 때 필요할 뿐만 아니라 뼈 형성에도 중요하다. 성장기 아동, 청소년과 뼈 밀도가 낮아지기 시작하는 중년 이후 남녀에게 필수 영양소라고 할 수 있다.

햇빛을 쬐면 자연스럽게 비타민D가 체내 합성되지만 실내 활동이 적은 현대인들에게는 식품으로 섭취할 수밖에 없다. 등푸른 생선이나 달걀, 버터, 간, 우유 등이 비타민D가 풍부한 식품으로 알려져 있지만 필요 영양분을 얻기 위해서는 많은 양을 먹어야 한다. 또 잘 알려져 있는 것처럼 육류를 비롯한 동물성 식품을 생산하는 과정에서 상당량의 탄소가 배출된다. 이에 과학자들이 비타민D 섭취 걱정을 덜 수 있는 유전자 편집 토마토를 개발해 주목받고 있다.

영국 노위치 존 이네스 연구센터, 글래스고대, 이탈리아 식품생산과학연구소, 로마 바이오인포매틱스·게놈학 연구센터, 칠레 콘셉시온대 약리학과, 쿠바 카마구에이대 공동 연구팀은 유전자 편집으로 비타민D가 풍부한 토마토를 만드는데 성공했다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 식물학’ 5월 24일자에 실렸다.

비타민D는 현대인에게 있어 가장 부족한 영양소이다. 실제 전 세계 10억명 정도가 비타민D 결핍 상태인 것으로 보고됐다. 비타민D는 뼈 건강에도 중요한 역할을 하지만 결핍시 암, 파킨슨병, 치매와 같은 질병 발병 위험을 높이는 것으로도 알려져 있다. 최근에는 코로나19에 대한 면역 능력을 높이는데도 도움이 된다는 연구들도 쏟아졌다.

지금까지 식물이나 식품의 유전자 편집은 알레르기를 유발할 수 있는 유전자를 차단하거나 없애는 것이 대부분이었다. 이번 연구처럼 새로운 영양소를 합성하는 유전자 편집은 없었다.

연구팀은 비타민D 중 햇빛을 쬐면 합성되는 비타민D3를 만드는 식물 연구를 했다. 특히 햇빛을 쬐거나 체내에 흡수되면 비타민D3로 바뀔 수 있는 프로비타민D3 합성에 주목했다. 연구팀은 유전자 편집을 통해 프로비타민D3를 콜레스테롤로 바꿔 비타민D 합성을 방해하는 효소를 차단시켰다.

그 결과, 토마토의 잎과 열매에 프로비타민D3가 상당량 축적되는 것을 확인했다. 연구팀에 따르면 이렇게 프로비타민D3가 농축된 토마토 한 개를 먹으면 어린이는 물론 성인까지도 하루 비타민D 권장 섭취량을 충족시킬 수 있다. 토마토 한 개에 들어 있는 프로비타민D3 함량은 중간 크기의 계란 2개나 참치 28g에 들어있는 양과 같다는 것이다.그렇지만 과거 비타민A를 생산하는 유전자 편집 쌀이 실험실을 떠나 상업적 재배를 하기까지 10년 이상 걸렸다. 연구팀은 이번에 개발된 비타민D 강화 토마토도 소비자를 찾기까지는 좀 더 시간이 필요할 것이라고 밝혔다.

연구를 총괄한 캐시 마틴 존 이네스 연구센터 교수(생화학)는 “이번 연구는 유전자 편집 기술을 이용해 작물의 영양소를 향상시킨 보기 드문 연구로 다양한 식물 영양소 강화에 활용될 수 있다”면서 “일단 실험실 연구 수준으로 상업화되기 위해서는 인체 안전성과 환경 측면을 비롯해 다양한 추가 연구가 필요하다”고 설명했다.