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HOT Review 유전자변형 대서양연어의 미국 FDA 규제와 심사현황

_ 김봉석 연구관농림수산식품부국립수산과학원생명공학과

1) AquaBounty Technologies사는‘유전자변형대서양연어’를식품으로판매하기위해서‘AquAdvantage? Salmon’이란제품명을붙여안전성평가를신청하 다.

2010년 8월 미국식품의약품안전청(FDA)은 아쿠아바

운티(AquaBounty Technologies/ 매사추세츠주에소재)사에서제출한유전자

변형 대서양연어에 관한 위해성 평가자료를 검토한 결과, AquAdvantage

Salmon1)이 식품이나사료로서이용될경우에안전하고환경에미치는 향도없

다는결론을내놓았다.

이는 1999년, 미국의아쿠아바운티사가‘유전자변형대서양연어’의양식을위해미

국FDA에승인을신청한이후10년만에나온첫결과로볼수있다.

AquAdvantage Salmon은 1989년 야생 대서양연어의 수정된 알에 선형의

opAFP-GHc2 벡터를미세주입하여개발되었다. 이때사용된opAFP-GHc2 벡

터는 왕연어(Chinook salmon, Oncorhynchus tshawytscha)의 성장호르몬

유전자(GH)와 오션파우트(Ocean pout, Macrozoarces americanus)의 항동

결단백질(AFP) 프로모터를재조합한것으로보고되고있다. [그림 1]

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AquAdvantage Salmon이 일반 연어에비해빠른성장을보이는데, 이는 항동결단

백질 프로모터 덕분에 일 년 내내 몸속에서 성장호르몬이 생산되게 되기 때문이다. 일

반 연어에서는 겨울철에 성장호르몬이 분비되지 않는다. AquAdvantage Salmon

은 지금까지 6세대에걸쳐키워져오고있다고보고되고있다.

유전자변형 동물로서 세계인의 식탁에 처음으로 오를 것으로 예상되는 유전자변형 대

서양연어의 심사사례는 향후 국내외적으로 수산생물, 특히 유전자변형 수산동물의 식

품및환경위해성과관련된평가과정에미칠 향이매우클것으로예상되므로, 본 고

에서는미국 FDA에서의유전자변형동물의규제제도, 심사절차, 평가내용및향후전망

에대해살펴보고자한다.

유전자변형대서양연어의규제제도

미국에서 유전자변형생물체를 규제하는 법률은‘연방 생명공학규제를 위한 협력체계

(̀Coordinated Framework for the Regulation of Biotechnology, 1989년)를 근

간으로 한다. 유전자변형생물체는 그 특성에 따라 식품의약품안전청, 환경청, 농무부

등의 세 국가기관에 의해서 규제되고 있다.

미국 FDA는 식품·약품·화장품 법(Federal Food, Drug, and Cosmetic Act)의

‘새로운 동물약품’(New Animal Drug) 조항을 적용하여 유전자변형동물을 관리하고

있다. 해당 업무는 미국 FDA내 수의약품센터(Center for Veterinary Medicine)에

서 담당하는 것으로 알려져 있다. [그림 2]

식품·약품·화장품법에서 약품(drug)은 사람이나 동물의 신체 구조 또는 기능에 효

과를 발휘하도록 의도한 물품(articles, other than food)으로 규정되어 있다. 유전자

변형동물의 유전체에 이식된‘도입유전자’는 해당 동물의 구조 및 기능에 향을 미

치도록 만들어진 물품(articles)이므로 식품·약품·화장품법의‘약품’(drug) 정의에

해당된다. 유전자변형동물 자체는 약품이 아니지만, 재조합된 도입유전자를 가지는

유전자변형동물은‘새로운 동물약품’규정에 따라 규제 대상으로 관리되고 있으며 미

국 FDA 수의약품센터에서는 승인되지 않은‘새로운 동물약품’은 안전하지 않은 것으

로 취급하고 있다.

그러므로 아쿠아바운티사가 AquAdvantage Salmon를 판매하기 위해서는‘새로

운 동물약품’으로 승인을 얻어야 한다. 또한 승인을 얻기 위해서는 약품이 의도한 목

적으로 이용될 경우의 안전성(safety)과 효과성(effectiveness)을 증명해야 하므로

아쿠아바운티사는 관련 자료를 미국 FDA에 제출한 바 있다.

미국FDA의유전자변형동물심사절차

식품·약품·화장품법은 유전자변형동물을‘새로운 동물약품’으로서 승인 신청하는

일련의 과정에 대해 상세하게 규정하고 있지 않다. 따라서 미국 FDA의 수의약품센터

는 2009년 1월 유전될 수 있는 재조합 DNA 구성체를 가지는 유전자변형동물의 산

업적 이용을 위한 가이드라인(Guidance for Industry ; Regulation of Genetically

Engineered Animals Containing Heritable Recombinant DNA Constructs)을

마련하 다. 이 가이드라인은 유전자변형동물의 위해성에 기초하여 승인 요청 품목별

[그림 1] 유전자변형대서양연어의생산과정

[그림 2] 유전자변형대서양연어의규제체계

Transgenic(salmonChinook(salmon과(Ocean(pout의(유전자를대서양(연어에(넣어서(일반(연어에(비해(약(7배(빠르게(성장시킴

1두(어종에서목적유저자(추출

2유전자를(플라스미드에(넣고박테리아에서(복제

CHINOOK(SALMONGrowth(hormone(gene

OCEAN(POUT(FISHGrowth(hormone(gene

DNAPlasmid

Specificgene

Genesegments

North(Atlantic(salmon(fry

Salmoneggs

Transgenic(North(Atlantic(salmon

4성장(호르몬(유전자를(분리하여선형의(단편(DNA를(만듬

6부화(후(태어난새끼의(일부만이유전자변형(연어로(됨

7성장(호르몬을(가진친어로(생산하여속성장(연어를(만듬

5단편(DNA를(수정난에도입함으로서(어류전체에서유전자(존재

3수십억(카피로(증가

연방(생명공학규제를(위한(협력체계

식품·약품·화장품(법

새로운(동물약품(조항

AquAdvantage ((Salmon

식품의약품안전청,환경청,(농무부

식품의약품안전청

식품의약품안전청수의약품센터

유전자변형 대서양연어의 미국 FDA 규제와 심사현황

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로 심사하고 [그림 3]과 같이 7개 역별로 각 단계를 거쳐 심사토록 하고 있다.

평가 자료에 대한 안전성과 효과성 심사는 미국 FDA의 수의약품센터 소속의 관련 분

야 전문가팀에서 이루어진다. 일반적으로 평가 자료는 평가요소의 기술적인 특성에

따라 분자생물학자, 동물학자, 수의사, 독성학자, 화학자, 통계학자, 위해성 평가자 및

기타 전문가들에 의해 검토되어 왔다.

분야별로 최소한 2명 이상의 관련 전문가가 배정되어 검토가 이루어져 왔는데‘재조

합 유전자’의 안전성은 분자생물학자들에 의해 검토되고, ‘표현형 특성’은 수의사, 동

물학자, 통계학자에 의해 다루어지고 있다. 전문가 각각의 검토 결과는 전체 심사위원

회에서 논의하는 체계를 갖고 있다. 미국 FDA의 수의약품센터는 심사승인 절차의 투

명성을 높이기 위해 내부 검토결과를 외부에 공개하고 있으며, 일반인들이 참여할 수

있는 자문위원회(public advisory committee meetings)를 공개적으로 개최하여,

일반시민과 외부 전문가들의 의견을 수렴한 후 최종 승인 여부에 대해 결정을 내리는

체계를 갖추고 있다고 보고되고 있다.

“산업적 이용을 위한 가이드라인 : 유전자변형동물의 규제"가 제시하고 있는 7단계의

심사내용에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.

▼ 제품정의(production definition)

상업적으로 이용할 대상에 대한 설명, 배수성(ploidy), 접합자 구조(zygosity),

도입유전자의 이름, 카피 수, 통합 위치, 형질특성(claim) 등에 대해 기술된 자

료가 검토된다.

▼ 도입유전자의 분자생물학적 특성

유전자변형의목적, 도입유전자의기원 및제작방법등에대한자료가검토된다.

▼ 유전자변형동물의 특성

생산할 유전자변형동물의 실체 및 특성, 유전자변형동물 또는 유래한 산물과 관

련된 위해요인, 유전자이식방법, 원종(lineage progenitor)을 개발하기 위한 육

종전략에 대한 자료가 검토된다.

▼ 유전자변형동물의 표현형 특성

도입형질의 발현 및 이로 인한 동물에 미치는 향을 조사해서, 인간건강, 동물

건강 및 환경에 부정적 향을 미치는지 여부가 검토된다.

▼ 표현형 및 유전형 지속

상업적으로 판매될 동물의 표현형과 유전형이 일생동안 안정적으로 유지되는지

가 다루어지고, 특히 원종의 유전물질이 잘 보존되는지가 주된 사항으로 관련

자료들이 검토된다.

▼ 식품/사료/환경안전성

식품/사료의 안전성에 대해서 동일한 품종과 비교해서, 유전자변형동물에서 유

래한 식품 및 사료를 소비하는 인간 및 동물에게 위해를 야기하는지 검토된다.

도입유전자의 구성요소 및 발현산물이 포함된 식품 및 사료로 이용됨에 따른 알

레르기를 포함한 직·간접적인 독성이 있는지 여부에 관한 자료를 다루는 단계

이다. 도입유전자의 발현이 유전자변형 동물의 생리학적 변화를 유발하여 비의

도적 식품/사료 소비 위해요인이 발생될 수 있기 때문이다. 환경위해성과 관련

[그림 3] 미국 FDA 유전자변형동물의단계적심사진행절차

사후관리

승인

형질특성(입증

식품/사료/환경안전성

유전자변형동물의(표현형(특성

유전자(동물의(특성

도입유전자의(분자생물학적(특성

제품정의

vol.11 no.4 2010

유전자변형 대서양연어의 미국 FDA 규제와 심사현황

환경위해성평가결과

AquAdvantage Salmon의 환경위해성평가에 대한 미국 FDA의 수의약품센터 검

토 과정은 [그림 3]과 같다. 환경위해성평가는 일반적 대서양연어 사육조건이 아닌

[그림 4]와 같은 생산 및 이용조건을 기반으로 해서 진행되었다.

즉, AquAdvantage Salmon은 미국 FDA 수의약품센터에 의해 인증된 캐나다 프

린스에드워드(Prince Edward Island, PEI)에 위치한 종묘생산 시설에서 눈이 발생

하는 단계의 알(eyed eggs)인 발안란을 생산하도록 하고 있다. 이후 생산된 발안란

은 배를 통해 파나마로 수송되고 이송되어온 발안난의 AquAdvantage Salmon은

파마나의 육상양식시설에서 상품크기까지 육성시키도록 규정되어 있다. 다 자라 판매

가 가능한 상품크기가 된 AquAdvantage Salmon은 파나마에서 가공된 후 미국

으로 수송하여 판매하는 조건에서 검토되어 온 것이다.

이러한 조건 속에서 환경위해성은 어떻게 다루어져 왔는지 살펴보고자 한다. 위해성

(risk)은‘해(harm)’의 확률(probability)이며, AquAdvantage Salmon의 환경위

해성 평가 목적에서 해(harm)는 생물군집 안전성(community stability)에 부정적

향을 일으키는 유전자 풀, 종(species) 또는 군집의 교란(perturbation)으로서 정의

되고 있다.

따라서, 위해성은 환경 노출 가능성(probability of exposure, P(E))과 환경 노출이

일어난 경우의 해의 가능성(probability of harm, P(H/E))으로 이해할 수 있으며 다

음과 같이 나타낼 수 있다.

AquAdvantage Salmon에 의한 환경위해성을 평가할 때, 환경으로 방출이 일어

날 수 있는 일련의 요인들에 대해 검토하고, 이후 환경 노출이 일어났을 때 나타날 수

있는 잠재적인 해(harm)에 대해 집중 검토해 온 것으로 볼 수 있다. [그림 5]은 환경

위해성평가에 이용한 개념적 모델이다.

미국 FDA의 수의약품센터에서는 환경위해성평가에서 환경 노출은 AquAdvantage

Salmon의‘생물군집 내 정착’으로 정의하 으며, 유전자변형 대서양연어가 생태

계 내에서 정착 여부가 위해성평가의 핵심요소로 다루어진 것으로 보고되고 있다. 생

물군집 내 정착과 관련해서 다음의 4가지 사항이 중점적으로 다루어졌다.

해서는 1) 유전자변형동물의 유전형, 표현형, 및 일반생물학, 2) 유전자변형동물

의 탈출과 확산의 잠재적 원인 및 경로, 3) 필요한 경우, 물리적 생물학적 폐

의 종류와 범위, 4) 잠재적으로 접근가능한 생태계와 생태계의 특성이 검토된다.

▼ 형질특성 입증

시장 판매전 유전자변형동물에 대한 형질(claim)의 효과성(effectiveness)이 타

당한 지 등에 대해 제출된 자료를 토대로 검토된다.

Risk(R) = P(E) × P(H/E)

[그림 4] AquAdvantage Salmon의 생산및이용조건

발안난(종묘생산(FDA(인증(캐나다(소재(PEI의(생산시설)

담수(시설(육성(FDA(인증(파나마(소재(담수육상시설)

미국(판매

수송

수송

[그림 5] 환경위해성평가의개념적모델

직간접적효과

환경에(유의한( 향

종묘생산시설육성시설

생존가능성

환경접근가능성

확산(가능성

정착(가능성

야생(근연종

탈출(혹은(도입

물리적( 폐대책

지리학적/지구물리학적

방지번식가능성

유전자(오염

생물학적( 폐

야생(동종

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AquAdvantage Salmon이 폐조건에서 탈출할 가능성은 있는가?

AquAdvantage Salmon이 탈출한다면 주변 환경에서 생존하여 환경으로 퍼

져나갈 가능성은 어떠한가?

AquAdvantage Salmon이 탈출한다면 번식하고 환경 내에서 정착할 가능성

은 어떠한가?

AquAdvantage Salmon이 탈출한다면 주변 환경, 관련성이 없는 타국가, 범

지구적 공공재에 대해 나타날 수 있는 현상은 무엇인가?

이들 4가지 사항에 대한 미국 FDA의 결론은 다음과 같다.

▼ AquAdvantage Salmon의 탈출가능성은 어떠한가?

AquAdvantage Salmon 종묘생산시설 또는 육성시설은 알(egg)이나 성어

가 인근수역으로 탈출하지 못하도록 겹겹의 물리적 폐대책을 갖추고 있어서

AquAdvantage Salmon의 탈출 가능성은 매우 낮다. 특히 외부 환경으로

사육수가 방출되는 곳에는 최소 3~5개의 탈출방지 장치를 둔다. 미국 FDA 수

의약품센터에서 종묘생산시설과 육성시설을 답사한 결과에 따르면, 자연재해 등

이 아니면 비의도적으로 탈출할 가능성은 없다.

▼ AquAdvantage Salmon이 폐시설에서 탈출한다면 생존하여 퍼져나갈

가능성은 어떠한가?

AquAdvantage Salmon이 환경으로 탈출할 경우, 생존가능성은 생활사 단

계 그리고 지리학적 및 지구물리학적 조건에 따라 좌우된다. 캐나다 종묘생산시

설이 위치한 프린스에드워드(PEI)의 인근 수역은 염분이 높고 온도가 낮아서

AquAdvantage Salmon의 알과 어린 개체가 생존하기 어렵다. 반면 파나마

육성시설의 인근 수역은 하구의 온도가 높아 AquAdvantage Salmon의 전

생활사에 걸쳐서 생존하기 어렵다. 따라서 AquAdvantage Salmon이 탈출

하더라고 생존하거나 인근 수역에서 퍼져나갈 가능성은 없다.

▼ AquAdvantage Salmon이 폐시설에서 탈출한다면 번식하고 정착할 가

능성은 어떠한가?

AquAdvantage Salmon의 수컷은 최소 95%가 3배체이고, 암컷은 100%

불임으로 기대되므로 모든 개체를 암컷으로 만들어 완전한 번식학적 폐가 가

능하다. 이를 통해 AquAdvantage Salmon이 탈출하더라도 인근수역에서

번식하거나 정착할 수 없다.

▼ AquAdvantage Salmon와 일반 연어 사이에서 생산된 후손이 일반 대

서양연어 집단과 관련이 없는 국가, 또는 범지구적 생물자원에 향을 줄 수

있는가?

AquAdvantage Salmon이 종묘생산시설 및 육성시설에서 탈출할지라도 전

암컷 3배체 불임화, 생존 및 서식에 어려운 지리학적·지구물리학적 시설 위치

등을 고려할 때 AquAdvantage Salmon과 관련이 없는 타 국가 또는 범지

구적 공공 생물자원에 향은 없다. 다만, 해로운 결과를 일으킬 수 있는 시나리

오는 종묘생산시설에서 번식이 가능한 어미집단이 다량 방출되는 경우이다. 탈

출 시기에 따라 인근수역에서 생존할 수도 있겠지만, 현재 하천 퇴적 및 이동

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유전자변형 대서양연어의 미국 FDA 규제와 심사현황

향후진행사항및전망

아쿠아바운티사는 AquAdvantage Salmon의 상업화에 모든 역량을 집중하기 위

해 2008년부터 기존 연구개발 사업을 모두 중단하 다. 아쿠아바운티사는 2009년

미국 FDA로부터 생산시설에 대한 인증을 받았으며 평가자료를 제출하 다. 그 후

2010년 8월 미국 FDA의 수의약품센터는 아쿠아바운티사의 평가자료에 대한 내부검

토를 완료하 고, 2010년 9월 그동안의 결과를 토대로 수의약품자문위원회와 공공의

의견을 참조했다. [그림 6]

미국 FDA의 수의약품센터는 AquAdvantage Salmon의 위해성과 관련된 내부

검토결과에서 AquAdvantage Salmon이 식품/사료/환경안전성에 문제가 없다는

결론을 내렸지만, 유전자변형 어류의 개발 당위성, 인슐린유사성장인자(IGF-1,

insulin-like growth factor 1) 증가에 따른 소비자의 건강에 대한 우려, 조사 표본의

생산 위치와 표본의 개수, 통계적 분석 등에 대한 문제에 대해 일부 이의가 제기된 바

가 있었다. 제기된 이들 문제에 대해 검토가 마무리되면 승인 여부의 결정이 내려질

것으로 보인다.

AquAdvantage Salmon에 대한 승인 여부에 대한 결정은 세계적으로 유전자변형

동물로서는 첫 사례가 될 것이므로 국내외적으로 중요한 선례로 작용할 가능성이 크

다고 생각된다. 아쿠아바운티사는 미국 FDA의 승인을 받은 후 캐나다 등 다른 국가

에서도 승인을 얻기 위한 절차를 취할 것이다. 그리고 이미 개발된 무지개송어와 틸

라피아의 승인 신청도 예상 가능하다. 물론 유전자변형 무지개송어와 틸라피아의 기

술적 성취도에 대해서는 많이 알려져 있지 않지만 말이다.

또한, 유전자변형 틸라피아나 잉어 등을 개발한 다른 나라에 대해서도 승인 신청 및

심사 등의 일련의 과정에 향을 미칠 것으로 보인다. 따라서, 유전자변형 어류에 대

한 환경위해성평가에 대한 국제적인 논의도 보다 활발해질 것으로 생각된다.

장애물 등으로 회귀하는 대서양연어는 더 이상 존재하지 않는 점을 고려할 때

종묘생산시설에서 AquAdvantage Salmon이 탈출하더라고 인근 수역에 정

착하거나 유의한 향을 미칠 가능성은 매우 낮다.

따라서 미국 FDA 수의약품센터는“결론적으로 종묘생산시설 및 육성시설은 물

리적 탈출방지 대책 및 시설을 갖추고 있고, 인근 수역은 대서양연어가 생존하

고 정착하기 어려운 환경이며, 생물학적으로도 AquAdvantage Salmon은

전암컷 3배체 불임이므로, AquAdvantage Salmon이 환경으로 탈출, 정착

및 확산의 가능성은 매우 낮아 환경에 유의한 향을 미치지 않는다”고 본다.

[그림 6 ] AquAdvantage Salmon의 상업화진행현황

1999년

2008년

2009년

2010년

미국(FDA에(LMO대서양연어승인신청

기존(R&D를(중단하고대서양연어(상업화(사업개편

미국(FDA에(모든(자료(제출생산시설(FDA점검(완료

8월(미국(FDA(내부(검토(완료9월(자문위원회(및(공공의견수렴해외(시장(사업파트너(탐색