기술동향
합성생물학 기반 바이오파운드리 기술개발 현황
- 등록일2022-02-10
- 조회수6274
- 분류기술동향 > 플랫폼바이오 > 바이오융합기술
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자료발간일
2022-01-03
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출처
농림식품기술기획평가원
- 원문링크
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키워드
#바이오파운드리 기술개발#합성생물학
- 첨부파일
붙임_합성생물학 기반 바이오파운드리 개술개발 현황 및 시사점_...
합성생물학 기반 바이오파운드리 기술개발 현황
◈목차
1. 배경 및 필요성
2. 바이오파운드리 정의 및 개념
3. 국내외 바이오파운드리 기술개발, 산업정책, R&D 투자 동향 등
4. 시사점
◈본문
1. 배경 및 필요성
■ 합성생물학은 생물학 분야의 패러다임 전환을 이끌고 미래 바이오산업 경쟁력을 제고
• 합성생물학은 ‘DNA 부품을 기반으로 논리회로를 설계하고 합성하여 자연에 존재하지 않았던 생물학적 기능을 구현하거나 기존 시스템을 재설계하기 위해 사용하는 기술 분야 임
* 합성생물학의 정의 : 기존 생명체를 모방하거나 자연에 존재하지 않는 인공생명체를 제작 및 합성하는 것을 목적으로 하는 학문（출처 : 국가생명윤리연구위원회, 미국, 2010년）
-유전체 기반기술의 발전과 데이터 축적은 유전체 해독（Read/학습）에서 합성 （write/창작）으로 생명과학의 패러다임 전환을 유발
* 인간게놈프로젝트（'90〜'03） 이후 인간게놈합성프로젝틔'16〜'25） 추진으로 생명현상 이해에서 나…ᅡ가 유용한 기능을 설계하는 단계에 진입（출처 : 관계부처합동（2021）, 바이오 제조혁신을 위한 합성생물학 생태계 조성 방안）
- 현재 합성생물학의 설계•제작을 통하여 단순한 인공적 생명체 제작이 가능한 단계까지 발전
* 2021 년, 번식이 가능한 진정한 의미의 인공생명체（세포） 세계 최초 탄생 => 세계 최소（最小）의 유 전체를 가진 인공생명체, JCVI-syn3A 합성, 이는 492개의 유전자로 구성되어 있고, 정상적으로 생존할 뿐만 아니라 증식까지 하는 진정한 미니멀세포임（출처: Pelletier et al（2021）, Cell, 184, 1-11）
- 최근 미국 바이든 행정부는 일자리 창출，소득 균형，국가 안보를 위한 핵심 돌파형 기술로 시와 합성생물학을 명시
- 코로나 19로 인한 글로벌 경제위기 상황에서도 합성생물학 분야의 글로벌 민간투자금이 ’15년 약 1.2조 원에서 ’20년 약 8.6조 원으로 7배 이상 증가
* 출처: https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2021/01/20/
■ 합성생물학의 한계 극복을 위한 바이오파운드리 구축 필요성
• （합성생물학의 한계，문제점） ① 많은 DNA 부품의 미검증，② 유전자 회로의 예측 불가，③ 부품 간 낮은 호환성，④ 생물의 복잡성，⑥ 부품 반응의 불확실성，그리고 ⑥ 장시간의 연구개발-제품 판매 기간（출처 : Kwock R（2010）, Nature, 464, 288-290）
• （기술적 필요성） 바이오파운드리는 바이오산업의 오랜 난제인 불확실성과 낮은 생산성 등의 합성생물학의 한계를 극복하고，첨단기술（빅데이터，AI, 자동화 로봇 등） 과의 융합으로 기존 바이오 프로세스 개발의 속도와 규모를 크게 향상하며 4차 산업혁명의 첨병 역할을 담당
- （합성생물학에 로봇기술 적용） 합성생물학과 로봇기술을 융합하여 반복성과 재현 형 향 상 을 위 한 표 준 화 를 획 득 한 맞 춤 형 균 주 개 량 기 업 인 징 코 바 이 오 웍 스 （Ginkgo Bioworks）는 바이엘社，로슈社，모더나社 등과 공동연구로 기존보다 약 5〜20배 빠르게 연구를 추진하였으며，생산된 빅데이터는 시에 의해서 분석되어 생물학적 복합성 문제를 해결
* 징코바이오웍스의 개발 제품은 질소고정 미생물을 코팅한 인공비료를 사용하지 않는 작물, 새로운 항생제 개발, 코로나 19 백신 최적화 등이며, 바이오파운드리 적용을 통하여 설립 약 10년 만에 4조 5,000억 원 가치의 기업으로 성장
- （합성생물학에 신와 로봇기술 융합） 합성생물학에 신와 로봇기술의 융합은 복잡하고 불확실한 생물학적 문제 해결과 연구개발에서 판매까지의 기간 단축을 저｝공함
* 아미리스（Amyris）는 기존 말라리아 치료제인 아르테미시닌을 개발하고 상용화하는데 약 1,50◦만 달러（약 177억 원）의 비용과 연구개발에서 판매까지 약 10년의 기간이 걸렸으나 로봇과 AI 기술을 융합하면서 약 2.5분마다 하나의 새로운 균주를 만들어내고 테스트하는 고속 기술을 보유함
...................(계속)
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