화학물질을 만드는 곳 하면 보통은 커다란 설비로 가득한 석유화학 공장을 떠올린다. 하지만 사실 가장 빠르면서도 완벽한 화학물질을 만들어 내는 곳은 바로 세포다. 세포는 고분자 물질의 길이를 정확히 조절해 생산된 화학물질의 질을 높인다. 화학물질의 기본이 되는 단량체를 다양하게 조절해 한 곳에서 여러 가지 물질을 정확하게 합성해내는 것도 가능하다.

화학공학과 이준구 교수가 이끄는 화학생물학 연구실은 세포를 이용한 화학물질 공장을 세우는 연구를 진행하고 있다. 세포 속에서 일어나는 반응을 제어하면 새로운 화합물을 만들 수 있게 된다. 세포에서 단백질과 같은 물질을 만들어 내는 소기관인 리보솜을 가공해 새로운 형태로 만들면 세상에 없던 새로운 화합물을 석유화학 물질을 사용하지 않고도 만들 수 있게 된다.

연구실은 대장균 속 세포 추출물을 이용해 화학물질을 생산하는 데 활용한다. 미리 가공한 대장균 세포를 어느 정도 기른 후 세포가 단백질을 발현하는 데 쓰는 시스템만 빼낸다. 세포가 정확하고 빠르게 생화학 물질을 합성하는 성질을 이용하면 기존 화학합성법과는 다른 방법들로 물질을 만들 수 있게 된다. 그러면 지금까지 화학공학 분야에서 원했던 정확한 단위의 고분자 합성이 가능해진다.

학부생 시절 화학을 전공했던 이 교수는 생물학이라는 새로운 분야에 관심을 가졌다. 다양한 길이의 분자를 만들 때마다 정확하게 작동하는 생물의 정교함은 화학이 가지지 못한 능력이기 때문이다. 생물이 빠르게 분열하고 합성하며 주위 환경에 적응하고 맞지 않으면 진화하는 것도 매력이다. 이 교수는 이를 합성 기술에 도입한다면 다양한 물질을 만드는 연구를 진행할 수 있다는 결론을 얻었다.

이 교수는 미국 노스웨스턴대 박사후연구원을 마치고 2021년 2월 1일 POSTECH 교수로 부임했다. 지금도 다양한 화합물 공장을 꿈꾸며 한창 실험실을 꾸미는 중이다. 플라스틱이나 합성섬유 같은 세상을 바꾼 화학물질을 새로 발굴하고 빠르고 정확하게 만들어 내는 데 쓰일 세포들은 이미 실험실에서 꿈을 키우고 있다.