합성생물학
합성생물학 분야는 생명현상의 매커니즘을 표준화ㆍ모듈화하고 새로운 기능의 바이오 부품ㆍ회로를 합성한 생명체 세포를 구축하여 산업적으로 활용하기 위한 혁신적 기술 분야이다. 개념 및 동향 자세히 보기-
BioINdustry 합성생물학 플랫폼의 시장 현황 및 전망 [BiolNdustry No.163] 합성생물학 플랫폼의 시장 현황 및 전망생명공학정책연구센터임일권 연구원김무웅 책임연구원※ 본 보고서는 ‘프로스트앤설리번’에서 발간한 ‘Emerging Opportunities in Synthetic Biology Platforms’(2019.3) 보고서를 참고로 생명공학정책연구센터에서 재구성한 것임[ 목차 ]1. 개요2. 합성생물학의 범위 1) 합성생물학 응용기술(application)의 환경분석 2) 합성생물학의 도구 및 기술3. 시장 현황 및 전망 1) 전체 시장현황 2) 분야별 시장전망 3) 투자동향4. 성장요인 및 저해요인 1) 성장요인 2) 저해요인5. 주요 플레이어[요약문]□ (시장동향) 세계 합성생물학 시장은 2023년까지 높은 성장률(연평균성장률 19.7%)이 예상되며, 2023년에는 104억 9,000만 달러로 증가를 예상 ○ 획기적인 유전자편집 도구와 양자컴퓨팅 등 융합기술의 발전은 전세계 합성생물학 시장의 성장을 견인하고 있음- 분야별로는 스마트 테라퓨틱스 분야가 2018년 한해 약 13억 달러의 가장 높은 수익률과 23.1%의 성장률을 보이고 있으며, 그 뒤로 재생에너지, 농업, 환경 등이 따르고 있음 [그림 ] 글로벌 매출 전망 (2018-2023년 ) 출처 : 프로스트앤설리번, ‘Emerging Opportunities in Synthetic Biology Platforms’. 2019.3. 재구성□ (성장기회) 새로운 유전학 기술의 발전에 따라 합성생물학이 새로운 가치가 나타나고 있다고 밝혀 ○ 합성생물학의 유전자 관련 기술의 발전이 대표적인 성장요인으로 꼽고 있음- 가장 큰 저해요인으로는 합성생물학 기술을 통한 생명체 조작 및 생성 등의 ‘생명윤리’로 밝혔으며, ‘공학적 해결을 위한 표준화’, ‘대규모 제조’, ‘정부의 규제’ 등이 있다고 밝힘 합성생물학 성장의 성장요인과 저해요인성장요인저해요인수준주요특징수준주요특징매우 높음(5.5)저렴한 DNA 시퀀싱 분석매우 높음(5.5)윤리 및 생명보안 문제대체로 높음(4.5)게놈 편집 기술의 발전약간 높음(3.5)표준화 및 역량약간 높음(3.5)녹색 혁신의 책임약간 높음(3.5)구성 및 제조 규모의 확대약간 높음(3.5)정부 차원의 관심대체로 높음(4.5)정부의 영향출처 : 프로스트앤설리번, ‘Emerging Opportunities in Synthetic Biology Platforms’. 2019.3. 재구성1. 개 요 □ 합성생물학은 인공생명체의 제작 및 합성하는 학문을 말함 ▶ (합성생물학의 정의) 기존 생명체를 모방하거나 자연에 존재하지 않는 인공 생명체를 제작 및 합성하는 것을 목적으로 하는 학문(美, 국가생명윤리연구위원회. 2010) ○ 합성생물학(Synthetic biology, 또는 synbio)은 생명과학, 생명공학, 화학, 생물정보학을 융합하여 얻어지는 생물학의 공학- 합성생물학은 미래 혁신·기술에 큰 영향을 미칠 가능성으로 발전되고 있는 연구 분야이며, 잠재적인 전체 경제·사회에 가장 유익한 영향을 끼칠 분야로 기대됨- 합성생물학은 생물학과 생물체에 공학적 원리를 전수하여 생물계의 설계와 창조에 대한 합리적이고 체계적인 접근을 도입하는 기술○ 스마트 테라퓨틱스 분야가 2018년 한해 약 13억 달러의 가장 높은 수익률과 23.1%의 성장률을 보이고 있으며, 그 뒤로 재생에너지가 두각을 보이고 있음- 다음 [그림 2]은 합성생물학의 스마트 테라퓨틱스, 재생에너지, 농업, 생명보안, 환경, 마이크로/나노기술 등 세부 분야에 따른 성장률과 수익률을 보여줌[그림 ] 합성생물학의 응용기술별 수익 (글로벌, 2018)출처 : 프로스트앤설리번, ‘Emerging Opportunities in Synthetic Biology Platforms’. 2019.3. 재구성 대표적인 합성생물학의 사례[2] ■ 최근 합성생물학은 빅데이터, 인공지능, 자동화 로봇 등의 기술과의 융합으로 기존 바이오 프로세스 개발의 속도와 규모를 크게 향상시키며 4차 산업혁명의 첨병 역할을 하고 있음■ 미국의 스타트업 기업인 모더나(Moderna)는 mRNA 백신 설계와 합성에 디지털화(Digitization) 기술을 결합, 코로나19 백신을 세계 두 번째로 개발함■ 또한, 대표적인 자동화 기반 합성생물학 전문기업인 Ginkgo Bioworks는 2020년 4월 모더나와 파트너쉽을 맺고 mRNA 생산 최적화 연구를 시작하였으며 ‘20.11 미국 정부로부터 1.2조원을 지원받음* 생명공학정책연구센터, ‘디지털바이오 현황 및 향후 전망’, BioINpro, 2021.3 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2021.10.13
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BioINwatch 글로벌 상위 10대 합성생물학 기업 BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-54글로벌 상위 10대 합성생물학 기업◇ 유전자편집 등 첨단기술의 등장 및 발전으로 합성생물학의 활용역역이 빠르게 확장되는 추세로, 2030년 우리가 먹고, 입고, 치료하는 제품 등에 적용될 가능성이 매우 높을 것으로 전망. 최근 GEN(Genetic Engineering & Biotechnology News)은 매출액과 총 자본을 기준으로 글로벌 상위 10대 합성생물학 기업 및 유망기업을 선정하고 최근 활동을 소개▸주요 출처: GEN(Genetic Engineering & Biotechnology News), Top 10 Synthetic Biology Companies, 2021.7.2.; Nature communications, Synthetic biology 2020–2030: six commercially-available products that are changing our world, 2020.12.11.□ 합성생물학의 급속한 발전은 머지않아 농수축산물을 재배하는 방법, 음식, 의약품 및 다양한 소재의 공급방식을 변화시킬 것으로 기대○ 2010년 이전 초기 합성생물학 연구는 세포를 설계하고 물리적으로 DNA를합성(build) 하는데 어려움을 겪었으나, 이후 다양한 기술*의 등장 및 발전으로 합성생물학의 활용 범위 및 가능성이 확대* 대사공학(Metabolic engineering), 유도진화(Directed evolution), 메타게놈 발견 (Metagenomic discovery), 유전자 회로 설계(Gene circuit design), 유전자편집 (Genome editing) 등- 합성생물학 기반 제품들은 사회에 빠르게 침투하고 있어 2030년이 되면 이들 제품을 먹고, 입거나, 사용하거나 치료를 받을 가능성이 매우 높음○ 글로벌 합성생물학 시장 규모는 2021년 95억 달러에서연평균 26.5%의 높은 성장률로 성장하여 2026년 307억 달러 규모로 확대될 전망- 합성생물학의 광범위한 활용 범위, R&D 투자 증가, 주요국의 합성생물학이니셔티브 추진, DNA 시퀀싱 및 합성 비용 감소 등의 요인으로 관련 시장이 확대될 것으로 기대※ 출처 : MarketsandMarkets, Synthetic Biology Market - Global Forecast to 2026, 2021.5○ SynBioBeta*따르면, 합성생물학 분야에 대한 투자는 2021년 1분기 46억달러로 전년 동기간(9억 470만 달러) 대비 4배 정도 증가한 최고 금액- 현재의 투자 기록이 유지된다면 2021년 합성생물학 분야 투자는 최대 360억 달러로 2020년보다 200∼400% 확대 가능* 합성생물학 분야 엔지니어, 투자자 및 기타 이해관계자들의 커뮤니티□ GEN은 합성생물학 관련 글로벌 상위 10대 기업(5대 상장기업, 5대 비상장기업) 및 유망기업을 선정하고 최근 활동을 소개○ 상장기업은 제품 또는 서비스 판매, 협업 및 R&D 활동 등 공개된 2020년매출을 기준으로 순위를 부여- 글로벌 1위 기업은 미국 Amyris로 2020년 1.7억 달러 매출 기록○ 비상장기업은 기업 자체에서 공개한 총 자본을 기준으로 순위를 매김< 글로벌 10대 합성생물학 기업(상장기업, 비상장기업) >구분순위기업명매출/총자본(기준년도)주요 활동상장기업1Amyris$173.137 million(‘20),$176.859 millionin Q1 2021Clean Health & Beauty, Flavors & Fragrances(F&F) 시장을 위한 지속 가능한 재료를 생산하는 Amyris는 감염병연구소 (IDRI)와 공동 개발한 COVID-19 백신을 Nant Africa와 라이센스 체결(‘21.7.1.). 2021년 1분기 매출이 2020년 매출을 넘어섬Royal DSM의 자회사 DSM Nutritional Products와 F&F 성분 제품 포트폴리오에 대한 독점 계약 체결(‘21.3)2Precigen$103.178 million(‘20)자회사인 Precigen ActoBiosms 제1형 당뇨병에 대한 미생물 기반 치료제 AG019의 임상1b/2a 시험에서 긍정적인 결과를 발표(‘21.6)감염성 질환, HPV 관련 암, 난소암 및 급성 골수성 백혈병에 대한 후보물질 임상시험 진행 중3Twist Bioscience$90.1 million(‘20.9, 회계년도)실리콘 기반 DNA 합성 플랫폼을 보유, 지난해 Illumina, Microsoft, Western Digital 등 25개 이상의 선도기업으로 구성된 DNA Data Storage Alliance 설립, 공동 운영NGS 위크플로우를 위한 다중 라이브러리 준비 도구를 제공하는 iGenomX 인수(‘21.6)Regeneron Genetics Center와 협력하여 전세계 인구의 유전적 차이를 통합하여 맞춤형 NGS 집단 유전학 유전형 분석 추진4Ginkgo Bioworks$77 million(‘20)2008년 설립된 Ginkgo Bioworks는 식품, 농업, 제약 및 산업용 화학물질을 포함하는 응용 프로그램에서 컴퓨터만큼 쉽게 세포를 프로그래밍할 수 있는 플랫폼 개발이 목표SPAC(Special Purpose Acquisition Corp)와 175억달러의 합병을 통해 상장을 발표(‘21.5)또한 일본 Sumitomo Chemical와 R&D 협력을 통해 지속 가능한 바이오 기반 화학물질 개발에 합의(’21.6)5Codexis$69.056million(‘20)투자전문기업 Casdin Capital과 SynBio Innovation Accelerator collaboration을 발표(‘20.11). 합성 및 산업 생명공학 분야에서 혁신적인 기술 플랫폼 또는 고유한제품 개발 기능을 갖춘 스타트업에게 자금을 지원하는 것이 목표비상장 컴퓨터 단백질 설계회사인 Arzeda에 최초로 투자함비상장기업1Impossible FoodsMore than $1.5 billion식물성 육류회사로 모든 동물성 식품을 식물성 버전으로 만드는 것을 목표창업이후 총 12번의 펀딩을 통해 14억 달러투자를받음. 2020년 8월 Temasek Holdings과 Sailing Capital로부터 2억 달러 투자 성공코로나19 팬더믹이 발생한 첫 6개월 동안 Kroger, Trader Joes, Walmart와 같은 체인을 포함하여 전국적으로 8,000개 이상의 식료품점에서 Impossible™ Burger를 출시2National ResilienceOver $964 million캐나다 정부는 National Resilience의 자회사인 Resilience Biotechnologies에1억 9916만 달러 투자 발표(‘21.5). 백신과 치료제 등 바이오제조 능력을 향상시키기 위함상업용 고객 및 미국 정부를 위해 의약품 및 생물학적 제제를 개발 및 제조하는 바이오제조업체 Ology Bioservices를 인수(’21.4)3ElevateBio$869.3 million유전자 편집, 유도만능 줄기세포, 단백질, 바이러스 및 세포 공학을 포함하는 플랫폼 전반의 포트폴리오를 구성 및 운용올 3월, 5억 2500만 달러 규모의 Series C투자를 유치함4Insitro$643 million머신러닝 기반 신약 업체 Insitro가 Series C 라운드에서 4억 달러를 유치(21.3)Bristol Myers Squibb와 신경퇴행성장애 치료제 개발을 위해 협력. Gilead Sciences와는 NASH(비알콩성 지방간염) collaboration을 통해 표적 발견 플랫폼 구축 및 시연하기도 함기계학습 기반 약물 발견 노력을 강화하기 위해 Haystack Sciences를 인수함5Apeel Sciences$390.1 million신선식품 재배자, 공급업체 및 소매업체가 농산물을 신선하게 유지하여 전 세계 음식물 쓰레기를 줄이기 위해 사용하는 식물 유래 코팅을 제조함식물코팅 기술로 2018년 세계경제포럼 기술개척자로 지정된 61개 회사 중 하나가 되었으며, TIME지의 2019년 최고의 발명품 및 Fast Company의 세계 변화 아이디어 2019 목록에 포함되기도 함2020년 5월, Series D 라운드에서 2억 5천만달러를 유치함출처: GEN(Genetic Engineering & Biotechnology News), Top 10 Synthetic Biology Companies, 2021.7.2.○ 유망(이머징)기업은 최근 몇 개월 이내 상당한 자본을 조달한 경우, 기술에 대해 긍정적인 데이터가 있거나 파트너와 중요한 새 협업을 시작한 경우 선정- Antheia는 화학 합성을 통해 제조할 할 수 없어 식물에서 생산되던 의약품을 미생물을 통해 생산. 올 6월 Series B를 통해 7,300만 달러 자금을 조달- Beam Therapeutics는 염기편집 기반 신약개발 업체로 Apellis Pharmaceuticals와 협력하여 눈, 간, 뇌 등 특정 조직에서 C3를 포함한 보체시스템을 타겟으로 하는 최대 6개의 유전자편집 연구 프로그램 추진- Berkeley Lights는대규모 단일세포의 신속한 기능적 특성화가 가능한 기술 플랫폼을 개척하였으며, 합성생물학 관련 매출은 2020년 전체 매출의 12% 차지- Codex DNA는 고품질 DNA 및 mRNA 합성을 위한 자동화 솔루션 개발, 유전자 합성 포트폴리오는 BioXp™바이오파운드리 서비스, Gibson Assembly® 시약 및 Vmax™ 화학적 컴피텐트 세포도 포함- Sana Biotechnology(세포 및 유전자치료제 개발), Synlogic(합성 생물의약품 개발), Synthego(CRISPR 유전자편집기술), Zymergen(머신러닝, 빅데이터, 인공지능을 기반으로 하는 바이오제조) 순으로 포함☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2021.08.03
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BioINpro (디지털바이오) 합성생물학과 화이트바이오 산업 (디지털바이오) 합성생물학과 화이트바이오 산업 한국생명공학연구원 합성생물학전문연구단 이혜원 1. 개요 최근 미국 바이든 행정부는 대통령자문위에 보낸 서신에서 일자리 창출, 소득 균형, 국가 안보를 위한 핵심 돌파형 기술로 인공지능과 합성생물학을 직접적으로 명시하였다. 코로나19로 인한 글로벌 경제위기 상황에서도 합성생물학 분야의 글로벌 민간투자금이 2015년 약 1.2조원에서 2020년 약 8.6조원으로 7배 이상 증가했다는 사실로도 합성생물학의 미래 가치를 실감할 수 있다. 국내 과학기술 정책에서도 2006년 ‘제2차 생명공학육성기본계획(2007~2016)’에 처음 합성생물학이 반영된 이후, 2017년 수립된 ‘3차 생명공학육성기본계획’에서도 핵심 분야로 선정되면서 합성생물학이 경제 및 사회 전반에 걸쳐 혁신을 촉발하는 기반기술로서 바이오경제 구축의 핵심으로 주목받고 있다. 합성생물학은 ‘DNA 부품을 기반으로 논리회로를 설계하고 합성하여 자연에 존재하지 않았던 생물학적 기능을 구현하거나 기존 시스템을 재설계하기 위해 사용하는 기술 분야’이다. ACGT라는 네 가지 염기쌍의 조합에 의한 유전자 코드를 컴퓨터 프로그래밍 언와와 같은 디지털 정보로 활용하여 생물학적 시스템을 설계하고 실물화하여 산업적 가치를 만들어낸다. 기존의 생명과학이 무한한 유전적 다양성을 관측하고 발견해가는 연구였다면 합성생물학은 유전적 다양성을 설계하여 원하는 기능을 획득하는 발명의 연구로 생명과학의 패러다임 전환을 이뤄낸 것이다. 최근 합성생물학은 빅데이터, 인공지능, 자동화 로봇 등의 기술과의 융합으로 기존 바이오 프로세스 개발의 속도와 규모를 크게 향상시키며 4차 산업혁명의 첨병 역할을 하고 있다. 대표적인 예로 미국의 스타트업 기업인 모더나(Moderna)는 mRNA 백신 설계와 합성에 디지털화(Digitization) 기술을 결합하여 거대 제약사들에 앞서 코로나19 백신을 세계 두 번째로 개발하였다. 모더나의 디지털 기술은 40 mRNAs/month 수준의 생산성을 5년 만에 1000 mRNAs/month로 향상시켰고, 2020년 3월 중국에서 코로나19 바이러스의 염기 서열이 해독된 후 가장 빠른 42일 만에 임상 1상을 시작하고 임상 시작 10개월 만에 백신 승인을 획득했다. 또한 대표적인 자동화 기반 합성생물학 전문기업인 Ginkgo Bioworks는 2020년 4월 모더나와 파트너쉽을 맺고 mRNA 생산 최적화 연구를 시작했으며 이를 계기로 2020년 11월 미국 정부로부터 1.2조원이라는 천문학적인 금액을 지원받으며 코로나19와 전쟁의 첨단에 서게 된다. 실제로 2009년 설립된 합성생물학에 로봇/자동화 기술을 도입한 스타트업인 Ginkgo Bioworks는 의약품, 비료, 향료 등 바이오소재를 개발하는 연구를 수행하여 10년만인 2019년 기업가치 42억 달러를 달성하였다. 또 다른 예로 합성생물학 기업 Amyris는 말라리아 치료제인 ‘artemisinin’의 상업화를 위해 약 1천 5백만 달러의 비용과 10년의 시간을 소모했으나 바이오파운드리 도입 이후 7년간 15개 물질을 상용화 하는 데 성공하게 된다. 이러한 미국의 민간 바이오 분야의 바이오파운드리 혁신 사례는 공공 바이오파운드리 구축을 위한 정책으로도 이어졌다. 미국 에너지성(DoE, Department of Energy)에서 지원하는 Agile Biofoundry는 미국 내 8개 국립 연구소가 연합한 대표적인 공공 바이오파운드리로 평균 10년 이상 소요되는 바이오제품 개발 및 상용화 기간을 50% 이상 단축하는 것을 목표로 현재 약 14개 이상의 기업과 핵심기술 개발 및 실증을 위한 과제를 진행하고 있다. 또한 미국 국방성 산하 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)에서는 ‘Living foundries’라는 대규모 프로그램을 운영하며 MIT-Broad foundry를 중심으로 전통적인 합성 방법으로 제조할 수 없는 복잡하고 다양한 신규 물질의 빠른 생산을 목표로 하고 있다. 이들은 실제 10개의 신규 복잡 바이오 화합물질을 경로 탐색에서 부터 생산까지 90일 만에 성공한 사례를 보고하기도 했다7). DARPA는 생물학적 DBTL 사이클을 시간과 비용 모두에서 최소 10배까지 단축하는 동시에 산업 화학, 제약, 코팅 및 접착제를 포함하는 광범위한 응용 분야에 걸쳐 소재 공급에 대한 해결책을 제공하고자 하고 있다. [그림 1] 바이오디자인 DBTL 순환 기술 공유로 바이오 산업화 가속화 그러나 38억년 동안 진화해온 생명체의 복잡성과 불확실성을 바이오파운드리의 자동화를 통한 10배 성능 향상으로 극복하기는 쉽지 않다. 이 점이 고속의 Build-Test 프로세스를 통해 축적된 빅데이터를 분석하는 인공지능 기술이 필요한 이유이다. 예측 시뮬레이션을 통해 유전적 다양성에 의한 무수히 많은 가능한 대사경로 중 가장 최적의 조합을 예측하여 반복되는 실험과 실패의 가능성을 줄이는 것이다. 인공 단백질의 구조 예측과 설계가 AI를 활용한 가장 대표적인 예로 볼 수 있으며 대사경로 예측에서는 MIT-Broad Foundry에서 개발한 Cello 프로그램이 잘 알려져 있다. Cello는 일반적인 전자공학의 논리회로와 시뮬레이션 기법을 도입하여 최적 대사경로 회로에 구축에 성공적으로 활용이 가능함을 보였고 이 기술은 2010~2020 합성생물학 연구 중 가장 랜드마크적인 연구 중 하나로 선정되기도 했다. ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2021.03.31
- 출처 이혜원/한국생명공학연구...
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BioINwatch 합성생물학으로 만든 바코드 미생물(Barcoded Microbes)을 활용한 식품의 이동경로 추적 BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 20-51 합성생물학으로 만든 바코드 미생물(Barcoded Microbes)을 활용한 식품의 이동경로 추적 ◇ 합성생물학을 응용하여 무해한 미생물의 유전자를 바코드화하고, 이를 식재료나 식품에 부착하여 출처정보와 이동경로를 추적할 수 있는 ‘바코드 미생물 포자(Barcoded Microbial Spores, BMS)’ 태깅기술을 개발 ▸주요 출처 : Science, Follow the barcoded microbes, 2020. 6. 5; Science, Barcoded microbial system for high-resolution object provenance, 2020. 6. 5; 사이언스타임즈, 음식물 세균에 ‘바코드’를 부착했다, 2020. 6. 10 ■ Barcoded microbial spores(BMS)라는 새로운 태깅기법을 활용, 식품 매개 질병 발생 시, 식량 혹은 식품의 이동경로를 추적할 수 있는 기술을 개발 ○ 식량이나 식품 공급망의 세계화로 인간이 사용하고 있는 식재료와 사용한 물질에 대한 출처와 위치를 추적하는 것이 점차 중요해지는 상황 - 최근 식품으로 인한 식중독 및 이와 관련된 질병이 빈번하게 발생하고 있어 재료와 물질 자체에 대한 출처를 파악하는 것이 공공보건에 중요 ○ 이에 연구팀*은 합성생물학적 방법을 응용하여 무해한 미생물**의 유전자에 바코드를 새기고, - 이를 식재료나 식품에 부착하여 출처정보와 이동경로를 추적할 수 있는 ‘바코드 미생물 포자(Barcoded Microbial Spores, BMS)’ 태깅기술을 개발 * 미국 하버드의대(시스템생물학, 시스템제약학 연구실) ** 된장, 김치, 빵 발효에 널리 사용되는 Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae를 사용 ※ 일련의 바코딩된 미생물을 포자 형태로 함께 혼합하고 식물의 표면에 분무한 후, 포자가 부착된 잎만 검출하여 서열을 분석(특히, 포자는 비활성 세포 상태로서 가혹한 환경 조건에서도 생존 가능) 출처 : Science, Barcoded microbial system for high-resolution object provenance, 2020. 6. 5 - 미생물을 활용한 이유로, 미생물은 우리의 일상 환경 어디에나 존재하기 때문에 물질의 위치 파악에 유리하며, - 박테리아(Bacillus subtilis)와 효모(Saccharomyces cerevisiae)는 연구에 오랫동안 활용되어 짧고 특이적인 DNA 서열(바코드)을 쉽게 삽입할 수 있고, 무한한 수의 잠재적인 태그 세트를 조합하여 수십 개의 바코드 서열을 설계할 수 있고, 실험적으로 검증 가능한 장점 보유 ○ 유전자가 조작된 유기체를 통제되지 않은 환경으로 방출하면 위험할 수 있기 때문에 안전한 미생물을 사용 - 연구진은 미생물 종을 신중하게 선택하고, 의도하지 않은 확산을 방지하기 위해 BMS 시스템에 안전한 보호 장치를 구축 - 본 연구에서 활용한 B. subtilis와 S. cerevisiae는 일반적으로 환경과 식품 샘플에서 발견되어 이로부터 유래된 제품은 이미 미국 FDA에서 “일반적으로 안전한 상태(generally recognized as safe, GRAS)”로 인정 ※ 의도치 않은 확산을 막기 위해 B. subtilis와 S. cerevisiae 균주를 사용, 이 과정에서 필수적인 유전자를 제거하거나(B. subtilis의 경우) 포자에 열을 가해 영구적으로 비활성화하여 미생물 포자가 활성 상태로 돌아오는 것을 방지 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2020.07.27
- 출처 생명공학정책연구센터
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BioINpro 무세포 합성생물학의 연구개발 동향 및 전망 2020 바이오미래유망기술(상) 무세포 합성생물학 연구개발 동향 및 전망 충남대학교 공과대학 응용화학공학과 김동명 1. 개요와 현황 1961년 Nirenberg와 Matthaei는 세포 파쇄액내에 도입된 mRNA가 파쇄액 내에 존재하는 단백질 합성기구들에 의해 단백질로 번역될 수 있음을 발견하고, 이를 유전자 코드의 해독에 이용하였다 (Nirenberg and Matthaei, 1961). 세포로부터 추출된 리보조옴 등의 단백질 합성기구가 적절히 조절된 조건 하에서 활성을 나타낼 수 있음을 증명한 이들의 연구는 1960~70년대에 거쳐 대장균의 락토오스 오페론 및 트립토판 오페론의 작동 기작을 밝히는데 이용되는 등, 주로 단백질 합성의 분자기작 규명을 위한 유용한 도구로서 이용되었다. 살아있는 세포 활성에 의존하지 않고 세포로부터 추출된 단백질 합성 기구를 세포 바깥의 환경에서 이용하는 이러한 개념의 무세포 단백질 합성 기술은, DNA 중합효소를 이용하여 시험관 내에서 DNA를 합성하는 polymerase chain reaction (PCR)에 비교될 수 있을 것이다. 그러나, 재조합 DNA 중합효소의 안정적인 활성에 의해 수 십 사이클의 증폭반응을 수행하는 PCR기술과 달리 초기 무세포 단백질 합성 시스템 내에서 단백질 합성기구들은 제한적인 활성과 안정성을 가지고 있어 이들에 의해 생산된 단백질은 양은 방사선 동위원소를 사용하여야만 측정할 수 있는 수준으로 낮아, 무세포 합성 시스템은 재조합 단백질의 ‘생산’수단으로는 받아들여지지 못하였다. 그러나, Spirin등은 1988년 Science지에 게재한 논문을 통해 리보조옴을 포함한 단백질 합성기구들 역시 적절한 생화학적 환경이 조성될 경우 매우 오랜 시간동안 단백질 합성 활성을 유지할 수 있다는 것을 입증하였으며 최적화된 단백질 합성 조건을 유지하기 위한 수단으로 연속식 무세포 단백질 합성시스템 (continuous flow cell-free protein synthesis system, CFCF)을 고안하였다 (Spirin et al., 1988). 그림 1A에 도식된 바와 같이 CFCF시스템은 단백질 합성기구들을 가지고 있는 반응액에 지속적으로 단백질 합성 반응의 기질을 포함한 용액을 흘려보냄으로써 단백질 합성의 최적조건을 유지하는 개념으로 작동하게 되며 반응기를 통한 연속적인 기질 용액의 흐름을 위해 반응기에 한외여과막을 장착하고 여과막 안쪽에서 단백질 합성이 일어나도록 설계되었다. 이러한 반응장치를 수 십 시간 동안 운전함으로써 단백질이 무세포 합성 반응을 통해 연속적으로 합성할 수 있음을 증명하였고, 이러한 결과는 무세포 단백질 합성 시스템이 유의미한 수준의 생산성을 가지는 단백질 합성기술로 이용될 수 있음을 입증하며 뒤이은 많은 연구들에 영감을 제시하였다. ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2020.07.03
- 출처 김동명/충남대학교
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BioINwatch 합성생물학의 인프라 협업체계, 글로벌 바이오파운드리 연합(GBA) 결성 BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 19-52합성생물학의 인프라 협업체계, 글로벌 바이오파운드리 연합(GBA) 결성 ◇ 최근 전세계 합성생물학 인프라의 협력 플랫폼인 글로벌 바이오파운드리 연합(GBA, Global Biofoundries Alliance)이 결성됨에 따라 국가 간 바이오 파운드리 협업이 강화될 것으로 전망 ?주요 출처 : Nature Communications, Building a global alliance of biofoundries, 2019.5 ■ 합성생물학의 인프라 협력 플랫폼인 글로벌 바이오파운드리 연합(GBA, Global Biofoundries Alliance) 결성(2019.5) ○ 합성생물학을 집중 육성하는 국가마다 중점영역이 다른 바이오파운드리가 구축 및 운영되었으나, 최근 세계적으로 통합적 협력을 위한 연합체 결성 - 런던에서 비영리 바이오파운드리 기관이 경험과 자원을 공유/연구하는 GBA를 처음 논의한 후(2018년 6월), 최근 일본 고베에서 16개 기관으로 GBA 출범 출처 : Nature Communications, Building a global alliance of biofoundries, 2019 ■ 바이오파운드리는 합성생물학 응용 및 연구 활성화를 위해 인공유전체 및 유전자회로의 신속한 설계, 합성, 위탁제조, 및 성능시험을 위한 기술 및 시설 ○ 강력한 엔지니어링/합성생물학 수단을 제공하여 인공유전체, 인공회로 기반의 생물체 개발 및 생물공정 프로세스의 상업화를 촉진 ※ 합성생물학은 유전자 설계/제작에 부품, 모듈기반의 표준화를 접목하는 기술이며, 바이오파운드리는 합성생물학을 위한 위탁제조기술/시설로 자동화장비 및 유전자설계/제작에 특화된 전문지식이 연계되도록 함. Engineering Biology은 공학적 활용을 강조한 개념 ○ Engineering Biology의 4대 요소인 DBTL(Design-Build-Test-Learn)은 유전자 설계에, 대량 유전자 테스트-학습결과가 피드백 되도록 하는 시스템임. 이 과정에 인공지능을 적용하여 설계 프로세스를 향상시킬 수 있음. - Design은 목표 기능을 정의하고 유전체 및 대사경로를 설계, Build는 자동화된 장비 및 외주를 통한 DNA합성, Test는 다양한 자동화장비를 이용한 유전체(자) 성능분석, Learn은 DNA서열과 빅데이터(Test)를 이용한 모델링 및 인공지능 도구를 이용한 학습단계 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2019.07.31
- 출처 생명공학정책연구센터
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BioINpro 합성생물학 기반의 유전자회로 연구동향 1. 개요 가. 연구의 배경 및 필요성 21세기에 들어서 태동하기 시작한 합성생물학 (Synthetic Biology) 분야는 생명체에 내재한 복잡한 생화학적 회로의 정보처리 능력을 이용하기 위해 다양한 공학적 접근 방법을 도입하며 설계-합성-테스트-학습 (design-build-test-learn cycle) 주기를 빠른 시일 내에 반복하고 완성된 시스템을 얻고자 한다[1,2,3](그림 1). 빠르게 발전하고 있는 생물공학기술은 앞으로 다가올 다양한 환경, 보건, 의료, 식품 등 여러 분야의 문제들을 해결할 수 있는 범용적인 신기술을 제시할 것으로 기대된다. 그 중에서도 합성생물학 분야는 공학적인 접근 방법을 보다 정교하게 생물학에 도입하는데 필요한 기술을 다루며 이러한 합성생물학적 접근 방법은 최근 들어 상당히 오랜 시간과 노력이 요구되는 무작위 변이 도입 및 형질 확인 과정을 획기적으로 줄이는 데도 기여하고 있다. 이는 나날이 발전하고 있는 컴퓨터 프로그래밍 및 기계학습 기법과 결합함으로써 가능한데, 이전보다 복잡한 기능을 생체 내에서 구현하면서도 개발 및 검증에 소요되는 시간과 노력을 꾸준히 줄이는 성과를 보이고 있다. 합성생물학의 유전자 회로 설계를 컴퓨터 프로그램 및 기계 학습과 접목시키는 설계 및 구현 방법이 꾸준히 증가되고 있으며 이는 합성생물학 연구에 사용되는 표준화된 부품 및 디자인 방법과 함께 앞으로 인류가 당면한 여러 생물, 의학, 환경, 식량의 문제해결을 위한 기반을 마련할 것이다. 그림 1. 합성생물학의 설계-합성-테스트-학습 주기(Design-build-test-learn cycle) [3] 2. 합성생물학 유전자회로 연구동향 가. 유전자 라이브러리 및 발현량 조절에 관한 연구 생물학적 시스템에서 유전자회로 설계를 통해 세포의 대사 흐름을 재분배 하는데 있어 가장 중요한 부분은 유전자의 발현량을 정확하게 예측하는 모델을 구축하는 것이다. 유전자 발현에 영향을 미치는 영역으로 프로모터와 Ribosome binding site(RBS)가 일반적으로 라이브러리 구축에 이용되며 이와 더불어 Untranslated region(UTR)과 종결 지점(terminator) 역시 유전자 발현에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 다양한 프로모터를 이용하는 방법을 통해 효과적인 유전자 발현량 조절이 가능하며 일례로 박테리오파지 T7 프로모터의 변이체를 다양하게 조합함으로써 다섯 개의 유전자를 이용한 Violacein 합성능력을 크게 증가시키는 것을 보였다[4]. 그러나 프로모터만을 활용한 발현량 조절은 정량적 예측이 어려웠는데 이는 서로 다른 유전자의 경우 각각 다른 5’UTR 서열을 전사시키는 것의 영향이 크다는 것이 밝혀졌다. 이러한 단점을 해결하는 방안으로 절연체(insulator) 역할을 할 수 있는 리보자임(ribozyme)을 도입하여 절연체 서열의 절단 후 5’UTR 서열이 통일 될 수 있도록 설계하였다[5]. 이와 함께 mRNA 번역의 정도를 정량적으로 예측하기 위해서 RBS와 그 주변의 5’UTR 서열을 조절하는 방안이 활발히 연구되었다. 다수의 mRNA 라이브러리를 이용한 실험 결과를 통해 단백질의 발현량 예측을 위해서는 RBS 자체의 리보좀과의 결합에너지에 더하여 mRNA의 접힘 에너지(folding energy)를 중요한 변수로 고려해야 함이 밝혀졌다. 이러한 연구의 결과로 RBS calculator[6], RBS designer[7], UTR designer[8]와 같은 컴퓨터 프로그램을 이용한 서열 기반의 유전자 발현량 예측 도구들이 개발되었다. RBS library calculator의 경우는 다수의 단백질 발현량을 동시에 최적화하는 서열 후보들을 제시하며 carotenoid 합성 최적화에 이용될 수 있음을 보고하였다[9]. 그림 2. 효모에서의 random UTR library 구축과 선택적 성장 후시퀀싱을 통해 유전자 발현량을 재구성하는 개념도 [10] 박테리아에 비해 상대적으로 진핵생물에서는 유전자 발현량을 예측하는 모델의 정확도가 떨어지고 이용할 수 있는 도구도 제한적이었다. 이를 극복하기 위해 최근에 각광받고 있는 기계학습 방법과 다수의 random 라이브러리를 이용한 스크리닝 기법이 연구자들에 의해 시도되고 있다. 최근의 연구에서는 효모에서 500,000 개 정도의 random UTR library를 구성한 후 이를 생존에 필수적인 유전자의 발현과 연결시킴으로써 효모의 선택적 성장 후 시퀀싱 결과의 빈도와 유전자 발현량의 관계를 도출하였다[10](그림 2). 머신 러닝 결과로 얻은 UTR 서열 기반 예측 모델을 적용한 결과 자연계에 존재하는 UTR 의 성능 및 새롭게 최적화한 UTR 서열에도 좋은 성능을 보임을 확인하였다. 복잡한 유전자 발현 조절 메커니즘이 존재하는 진핵생물에서는 이러한 다량의 스크리닝과 머신 러닝 기법이 특히 유용할 것으로 예측된다. 합성유전자 회로의 구현에 있어 세포의 성장 단계나 성장 조건 또한 다양한 플라스미드 또는 게놈 삽입의 선택에 따라 유전자의 복제수( number)는 다르게 된다. 많은 기존의 연구에서는 이러한 유전자 복제수의 변화가 변수로 고려되지 않고 시스템이 디자인 되는 경우가 비일비재 하였다. 이러한 유전자회로 복제수의 변화에 성능이 영향을 받지 않은 회로의 구현 방안으로 최근에 발표된 TALE (transcription-activator-like effector)을 이용한 합성프로모터의 구현 방안이 있다[11](그림 3). 이러한 합성프로모터는 기존의 대장균의 프로모터에 바로 인접하게 프로모터의 전사활동을 억제하는 TALE을 삽입하는 구조를 갖는다. 유전자의 복제수가 증가할 경우 프로모터와 이를 억제하는 TALE 이 함께 증가하여 결과적으로 유전자 발현량은 증가하지 않는다. 이론적으로 이러한 incoherent feedforward loop 구조를 갖게 되면 유전자 복제수가 변하더라도 유전자의 발현량은 일정하게 유지될 것으로 예측된다. 실험적으로는 리포터 유전자를 복제수가 100배 가까이 차이나는 서로 다른 플라스미드에 삽입하거나 유전체에 삽입하여 발현량의 변화가 거의 없음을 검증할 수 있었다. 최근의 다른 연구에서는 번역에 필수적인 유전자를 이용하여 플라스미드 복제수의 변화를 여러 세대에 걸쳐 일정하게 유지할 수 있었으며 이를 STAPL(Stable and TunAble PLasmid) 시스템이라 명명하였다[12]. 더불어 이러한 안정적인 유전자 복제수를 유지함으로써 itaconic acid와 lycopene의 수율을 증대시키는 효과를 얻었다. ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2019.06.28
- 출처 김종민 교수/POSTE...
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BioINdustry 글로벌 합성생물학 시장 현황 및 전망 [BioINdustry No.130] 글로벌 합성생물학 시장 현황 및 전망 ※ 본 보고서는 생명공학정책연구센터에서 Frost&Sullivan(F&S)에 의뢰한 보고서를 기반으로 작성하였으며, 이와 관련한 저작권은 생명공학정책연구센터에 있음 [목 차] 1. 합성생물학 시장의 정의 및 활용 2. 합성생물학 시장 현황 및 전망1) 합성생물학 시장 분류2) 전체 시장 현황 및 전망3) 분류에 따른 시장 현황 및 전망 3. 합성생물학 시장의 영향요인 및 트렌드1) 성장 및 저해요인2) 산업 트렌드3) 지역별 투자 동향 4. 주요 플레이어 분석1. 합성생물학(Synthetic Biology) 정의 및 활용□ 합성생물학은 세포의 행동을 제어하기 위해 유용한 기능을 수행하는 DNA를 합성하여 실제 세포에 도입하고 예측 가능한 기능을 수행하도록 하는 연구 분야○ 생명과학적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 학문으로 자연계에 존재하지 않는 인공생명체를 제작?합성하거나 기존 생명체를 모방, 생물의 특성을 재설계하는 분야 포함 - 생물학에 컴퓨터나 전자와 같은 공학적 개념을 적용한 연구 분야로 최소 단위의 기능적 DNA 조각을 이용하여 논리 회로를 설계하고 이를 구동하여 마치 전자 제품을 만드는 과정과 유사- 합성생물학은 유전자를 조작하고 생명현상을 이해하는데 있어 기존의 유전공학, 생물정보학 등과 유사한 학문이나 방법론 및 우선적 목적 등에서 차이가 존재 □ 합성생물학은 최근 10년간 가장 혁신적인 기술 중 하나로 바이오연료, 화학제품, 신약개발, 농업 및 환경 등 광범위한 분야의 혁신을 주도할 것으로 기대○ 합성생물학은 저렴하고 재생 가능한 에너지원 개발로 기후변화에 대한 도전에 대응하고 있으며, 환경 및 바이오보안(Biosecurity) 분야에서는 식품, 물 또는 공기 중의 오염 물질을 적시에 정확히 감지하는 현장진단(Point of Care, POC) 솔루션 개발에 적용 ○ 농작물 생산 증가, 작물의 영양 가치 및 질병 저항성 증가를 가능케 하는 등 농업 분야 응용이 강화되고 있음. 또한 약물 테스트(생산성) 및 유전적 결함을 수정하기 위한 새로운 생화학적 경로를 만들 수 있는 합성생물학적 시스템의 잠재적 가능성으로 신약개발에 큰 기대를 걸고 있음○ 최근에는 광유전학(Optogenetics), Bio-artificial intelligence, Digital data storage, Space synthetic biology에 이르기까지 적용분야가 급속히 팽창하고 있음 2. 합성생물학 시장 현황 및 전망□ 글로벌 합성생물학 시장은 2017년 35억달러(약 3.9조원)에서 연평균 19.7%로 성장하여 2023년 105억달러(약 11.7조원) 규모로 확대될 전망○ 합성생물학 시장은 유전체, 첨단소재, 컴퓨터 과학, 응용 화학 분야의 획기적인 혁신출현으로 성장이 주도될 것으로 기대- 유전자편집, 의약품이 될 만한(druggable) RNA, 인공지능, 나노유체와 같은 첨단기술 개발과 이러한 기술들의 융합으로 에너지, 환경, 제약 및 식품 등 여러 산업에서 합성생물학이 현실화 될 수 있음< 글로벌 합성생물학 시장 현황 및 전망(2017-2023년, 단위: 십억달러) > 출처 : 생명공학정책연구센터, Global Synthetic Biology Industry Outlook(Frost & Sullivan 분석), 2018.9. ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2018.10.23
- 출처
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BioINwatch 합성생물학과 마이크로바이옴 개념이 도입된 건강한 실내환경 모니터링용 화초 BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 18-60합성생물학과 마이크로바이옴 개념이 도입된 건강한 실내환경 모니터링용 화초 ◇ 기존의 관상용, 공기정화용에 그쳤던 실내식물을 합성생물학 기반으로 유전자를 합성하여 가정, 사무실 환경에서 마이크로바이옴(인플루엔자 바이러스, 곰팡이 등)과 유해물질(라돈가스, 휘발성 화합물 등) 변화를 감지할 수 있는 바이오센서로의 기능을 제안. 그린바이오기술과 건축디자인의 결합으로 미래 건축의 인테리어 디자인 패러다임을 제시하면서 추가 프로젝트를 추진할 예정 ?주요 출처 : Science, Houseplants as home health monitors, 2018.7.20.; ScienceDaily, Houseplants could one day monitor home health, 2018.7.20. ■ 실내식물의 미래, 미적으로 즐겁고 기능적인 가정용 건강센서로 변화 ○ 미국 테네시대학(University of Tennessee)의 연구진들은 가정과 사무실 환경에서 무언가가 잘못되었다는 미묘한 경보 역할을 하는 실내식물을 연구 - 테네시대학의 식물과학과 교수인 Neal Stewart는 그의 아내인 Susan G. Stewar와 동료인 Rana Abudayyeh(테네시 주립대학 건축디자인과 조교수)와 식물의 잠재적인 이용에 대해 대화하다가 식물(화초)이 실내공기 구성 성분의 변화를 알리는 센서로 활용하는 아이디어를 착안 ※ 바이오기술을 이용해 식물이 여러 가지 환경의 변화를 탐지하는 식물감지기 (phytosensors)로서 그 기능이 제안되어 연구된 것은 이번이 처음이 아니지만, 건축 디자인과 융합하여 활용 가능성을 제시한 것이 특별한 아이디어임 ○ 연구진들은 합성생물학으로 유전자가 합성된 실내식물에 새로운 미생물 및 유해물질을 감지할 수 있는 기능을 추가하고, 건축 디자인 요소로서 역할을 할 수 있는 실내식물을 개발하고자 연구 추진 - 유전자가 합성된 실내식물은 가정 및 사무실 환경에서 건강에 해를 끼칠 수 있는 마이크로바이옴(인플루엔자 바이러스, 곰팡이 등) 및 유해물질(휘발성 유기화합물, 라돈가스 등)의 조성변화를 감지하면 잎이나 꽃의 색이 바뀌도록 설계하여 바이오센서로 활용 가능 ※ 저자인 Neal Stewart는 “식물 바이오센서는 점차적으로 잎의 색깔을 바꾸거나 형광을 사용하는 등 여러 가지 방법으로 유해한 물질에 반응할 수 있도록 고안할 수 있다”고 하며, 합성생물학에 의해 유전자가 변형된 화초는 예쁘게 보일뿐 아니라 훨씬 더 많을 기능을 할 수 있다고 가능성을 제시 ○ 또한 합성생물학에 의해 기능이 추가된 화초를 건축 인테리어 디자인에 통합하는 방법을 제안 - 연구진은 고밀도 바이오센서가 필요하다고 가정하고 식물 벽(Plant Walls)과 같은 건축 디자인 요소는 환경 모니터로 가장 적합할 뿐만 아니라 바이오필릭 디자인(Biophilic Design)* 요소를 충족시킨다고 판단 * Biophilia(자연요소에 인간이 이끌리는 내재적 본능) + Design의 합성어로 자연요소를 적극적으로 활용하여 자연친화적인 성격을 지닌 디자인(건축, 인테리어)을 말함 ※ 저자인 Abudayye는 실내식물에 반응형 기능을 구축하는 것은 혁신적인 일이며, 이것은 실내공간 내에서 생물학적 요소가 더 중요한 역할을 맡도록 허용하며 전체적으로 거주자의 복지 향상에 기여한다고 말함 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2018.08.22
- 출처 생명공학정책연구센터
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제도동향 인도 합성생물학 전망보고서
인도 합성생물학 전망보고서 ◈목차 Content Topic Acknowledgement 1. Introduction and Background a. Building a conceptual foundation b. Policy aspects c. Regulatory aspects 2. A deeper understanding Synthetic Biology a. Definition of synthetic biology b. The building blocks of synthetic biology - digital sequence information 3. Ressearch and Development in Synthetic Biology 4. Governance, Policy and Regulatory Aspects relevant to Synthetic Biology International governance and legal instruments principles of international law Regulatory Frameworks Relevant to Synthetic Biology Regulating the Benefits Non-State Regulations 5. Conclusion 6. Annexure Ⅰ 7. Annexure Ⅱ ◈본문 배경노트 합성생물학 전망 보고서 배경 DBT는 2019년 12월 뉴델리의 자와할랄네 대학에 "합성생물학을 위한 정책 및 연구 계획"이라는 제목의 프로젝트를 지원하여 합성생물학에 대한 국가 전망 분석에 관한 문서를 개발했다. 이 프로젝트는 연구 개발에서의 과학과 합성생물학의 적용의 역할과 관련성, 합성생물학에 대한 국가 정책 초안 작성, 과학자, 정책 입안자, 산업 및 일반 대중 사이의 인식을 높이기 위한 일련의 커 뮤니케이션 자료 개발을 명확히 하기 위하여 합성생물학에 관한 국가의 연구 및 개발 전망(공공 및 민간 부문 모두)과 과학, 정책 및 규제 분야의 새로운 동향과 기회, 국가 및 국제 수준의 기존 법률과 프로토콜과의 연계에 대하여 초점을 맞추는 것을 목표로 했다. 따라서 이 프로젝트 연구는 생물다양성협약(CBD) 및 그 이상의 당사국 회의(COP) 수준에서 이 문제에 대한 국제적 의사결정뿐만 아니라 합성생물학과 관련된 국가적 행동에 기여할 수 있다. 연구의 목표는 아래와 같다. 1. 인도의 합성생물학 기반 연구개발 현황과 동향을 평가하고 전망함 2. 미래 발전을 지원하는 과학, 투자, 정책 및 규제 측면에 초점을 맞춘 합성생물학에 대한 국가 정책 문서 초안 개발함 3. 합성생물학 연구, 개발 및 전개를 적극적으로 추구하기 위한 인도의 최우선 정책과 의도를 국제사회에 알리고, 과학자, 정책입안자, 일반 대중들에 대한 인식을 증진함 연구의 결론은 아래와 같다. o 본 편찬은 인도를 위한 국가 정책 프레임워크를 더욱 발전시키기 위한 전망을 제공하기 위한 것이다. 이는 연구 및 개발과 관련된 합성생물학 분야의 활동 현황(annex 1)과 합성생물학을 다루는데 있어 전 세계적인 민간 분야의 참여(annex 2)를 이해하기 위하여 이 보고서의 일부로 고려되는 두 개의 부록에 의하여 뒷받침 되고 있다. o 본 편찬에서 제시된 것처럼 비록 국제법과 정책의 원칙을 상세하게 설명하는 것이 관례는 아니지만, 과학의 이용과 관련된 과학 규제 프레임워크는 국제적 고려사항과 결정에 따라 추진되기 때문에 국가 정책을 개발하는 동안에 이러한 요소들을 고려하는 것이 중요하다. o 인도는 합성생물학에 대한 입장을 공고히 할 때이며, 명확성을 가지고 관련 국제 포럼 등에 관심과 열망을 전달하여야 하며, 과학의 입장과 규제의 입장이 서로 상충되는 것을 피해야 할 것이다. 전문가의 권고에 따라 '합성생물학-전망보고서‘는 국가간 협의를 위해 DBT 웹사이트에 게재되었다. 따라서 2022년 3월 15일까지 첨부된 문서에 대한 코멘트/피드백을 요청한다. 의견 제출은 DBT의 Scientist F/Head Energy & Environment Unit, Dr. Sangita Kasture로 보낼 수 있다. ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2022.05.06
- 출처 한국바이오안전성정보센터
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제도동향 합성생물학 관련 최신 국제논의 흐름 및 분석
합성생물학 관련 최신 국제논의 흐름 및 분석 ◈목차 1. 검토 배경 2. 주요 검토 내용 3. 주요 검토 결과 4. 요약 및 시사점 ◈본문 1. 검토 배경 □ 21세기 신생 첨단생명공학 분야로 부상하고 있는 합성생물학이 생물다양성협약(CBD, Convention on Biological Diversity)과 카르타헤나의정서(CPB, Cartagena Protocol on Biosafety)의 주요 의제로 설정되고 있음 ㅇ 합성생물학은 2003년 미국 MIT의 공학자들이 표준화된 생물 부품을 조립해 생명체를 만든다는 아이디어를 공표한 이래 최근까지 세계적으로 집중적인 연구가 진행되고 있는 학문 분야임 ㅇ 생물다양성협약은 2008년 제9차 당사국회의(COP 9)에서 처음 합성생물학 이슈를 의제화 하고, 이후 산하 특별기술자문그룹(AHTEG)을 중심으로 사전주의적 접근의 관점에서 생물다양성 관련 새롭게 떠오르는 이슈(NEI, New and Emerging Issue) 포함 여부를 검토하는 등 합성생물학의 긍정적, 부정적 영향에 대해 활발한 논의를 진전시키고 있음 ㅇ 2021년 5월 생물다양성협약 사무국(SCBD)은 보고서「CBD Technical Series No. 82-Synthetic Biology」(이하 TS-82)에서 합성생물학의 최신 기술과 이를 둘러싼 이해당사국별 논의의 쟁점을 소개하고, 각국에서 개진한 의견을 반영한 수정본 작성을 진행중 ㅇ 「TS-82 보고서」에 담긴 합성생물학의 주요 사안은 LMO의 국가간 이동에 관한 부속의정서인 카르타헤나의정서에서 본격적 으로 논의될 예정 □ 본 브리핑은 그동안 생물다양성협약에서 부각되어 온 주요 이슈와 쟁점을 「TS-82 보고서」를 중심으로 정리, 향후 카르타헤나의정서의 논의에서 우리나라의 입장 개진을 위한 기초자료를 제공하고자 함 ㅇ 2022년 3분기에 중국 쿤밍에서 제10차 카르타헤나의정서 당사국회의 (CP-MOP 10)가 개최될 예정 ㅇ 합성생물학에 대한 생물다양성협약의 실무적 정의(operational definition)*는 매우 포괄적이어서 우선 입장 차이가 뚜렷이 드러나는 기본적인 핵심개념을 정리할 필요가 있음 * 유전물질, 생물체 그리고 생물체계에 대한 이해, 설계, 재설계, 제조 그리고/또는 변형을 용이하게 하고 가속화하기 위한 과학, 기술 그리고 공학을 결합하는 현대생명공학기술의 추가적 개발이면서 새로운 차원 2. 주요 검토 내용 □ 생물다양성협약은 합성생물학의 산물을 생물체(organism), 구성요소(components), 제품(products)으로 구분했는데, 이들이 기존 카르타헤나의정서의 규제대상인지 여부에 대한 의견 차이 정리 ㅇ 카르타헤나의정서의 규제대상은 유전자변형생물체(LMO)와 LMO 제품(products thereof)으로, 위해성평가 및 사전통보합의의 대상임 □ 「카르타헤나의정서 해설서」를 바탕으로 규제대상 여부를 판단한 특별기술자문그룹(AHTEG)의 보고 문건, 그리고「TS-82 보고서」의 비판적 의견 등을 비교해 검토 ㅇ LMO의 범위에 합성생물학 산물의 포함 여부 ㅇ LMO 제품의 범위에 합성생물학 산물의 포함 여부 3. 주요 검토 결과 (1) LMO의 범위에 합성생물학 산물의 포함 여부 □ 카르타헤나의정서에서의 ‘LMO’ 정의 ㅇ ‘LMO’의 정의에 생물체, 새로운 조합의 유전물질 포함, 현대 생명공학기술의 이용 등 세 가지 조건을 제시 ㅇ ‘생물체’의 조건으로 유전물질의 전달과 복제를 제시하고, 그 범위에 바이러스와 바이로이드를 포함하는 한편, 플라스미드와 naked DNA는 제외 ㅇ ‘새로운 조합의 유전물질’은 유전의 기능적 단위(핵산)에 1개 이상의 염기가 변형되는 상황을 의미 ㅇ ‘현대 생명공학기술’이란 시험관내 핵산기술 또는 세포융합 등으로서, 전통적인 교배나 선발에서 사용되지 않는 기술 ㅇ LMO 가운데 수출국과 수입국 간 사전통보합의 절차에서 면제되는, 또는 사전통보합의 대상임에도 국가 간 이동시 규제 대상에서 배제되는 사안 명시【표 1】 □ 특별기술자문그룹(AHTEG)의 판단 ㅇ 합성생물학의 ‘생물체’는 카르타헤나의정서의 LMO에 대체로 해당(2015년) ㅇ 프로토셀(protocell)의 경우 아직 유전물질을 복제할 수 있는 프로토셀은 없다는 점에서 생물체가 아니지만, 유전물질을 전달하거나 복제하는 능력을 갖춘 프로토셀이 미래에 나온다면 이들은 LMO로 간주될 수 있음(2017년). 이후 프로토셀과 바이러스 유사 고분자 집합체는 생물체가 아니라고 결정(2019년) ㅇ 후성유전공학을 통해 새로운 유전물질의 조합을 함유하도록 변형된 생명체가 LMO인지 아닌지 모호(2017년). 또한 일시적으로 변형된 생물체는 생물체로서의 간주 여부가 불확실(2019년) ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2022.05.03
- 출처 한국바이오안전성정보센터
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기술동향 합성생물학 기반 바이오파운드리 기술개발 현황
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) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2022.02.10
- 출처 농림식품기술기획평가원
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정책동향 WEF, 합성생물학의 현황에 대한 고찰과 정책 제언
WEF, 합성생물학의 현황에 대한 고찰과 정책 제언 ◈목차 세계경제포럼(WEF)은 합성생물학의 현황을 네 가지 가치 측면에서 고찰하고, 기술의 잠재력을 충분히 활용하고 혜택을 극대화할 수 있도록 정책 제언을 제시하는 보고서 발표(’21.10)* * Revisiting and Realizing the Promises of Synthetic Biology ◈본문 º 합성생물학은 과학과 공학적 접근법을 활용해 생물학에 기반을 둔 부품, 새로운 기기와 시스템을 설계하는 것은 물론 기존의 자연적인 생물 시스템을 재설계하는 기술로, 최소 20년 동안 하나의 분야를 새롭게 정의하며 발전해왔음 - 바이오 기반 제품의 제조에 폭넓은 영향을 줄 수 있으며 이러한 제품의 응용이 건강과 웰빙, 식품, 산업용 화학품, 바이오 연료 등의 부문에서 무수하게 이루어질 수 있음 - 반면 합성생물학 기술이 공평하게 분배되었는지, 합성생물학으로 변화한 세계가 우리가 추구하는 가치를 반영하고 있는지는 보다 논의가 필요 º 잠재력을 활용하기 위해서는 기술의 핵심에 가치를 포함하고 있어야 함을 지적하고, 합성생물학이 공정성, 겸손, 지속가능성, 연대의 가치 구현 및 발전 평가 필요 º 합성생물학이 모든 사람에 혜택을 제공할 수 있도록 정책 제언을 다음과 같이 제시 (1) 모든 참여자의 역량과 자원을 활용하는 합성생물학 정책, 연구와 응용에 대한 국제적 협력을 강화할 것 - 국제적 협력은 기술 인프라, 도구, 플랫폼의 조율 포함 - 적용 범위가 국가를 넘어선 경우*나 사회 경제적인 후속 효과가 서로 다른 국제적 이해당사자에 미치는 경우** 합성생물학의 적용에 대한 특정한 정책 조정이 필요 * 예시) 해양 바이오 복원, 외래 해충을 통제하기 위한 유전자 드라이브 ** 예시) 발효 농작물 요건으로 인한 토지 이용 패턴 변화 (2) 바이오경제 정책을 수립 및 R&D 지원금 제공 시, 초기부터 다양한 관점 반영 필요 - 공정성, 겸손, 지속가능성, 연대의 가치를 어떻게 기술 자체에 반영할 것인지를 이해하는 데 활용 가능 - 혁신 생태계의 경제적, 비경제적 가치를 측정하고 모델링하는 것에도 도움 (3) 공공 및 민간 투자자가 혁신 모델과 전략을 논의하고, 사회 및 환경 이슈에 대응 가능한 정기적인 포럼 제공 - 유엔의 지속가능발전목표(SDGs)를 현대 사회가 직면하고 있는 가장 심각한 사회 문제를 해결하는데 합성생물학을 적용하는 노력을 모으는 계기로 활용 (4) 국가적, 지역적 정책 이니셔티브에 다양한 이해관계자 의견 반영 필요 - 선도국과 개발 도상국의 영향력을 강화해주는 것은 진정한 글로벌 수준에서의 첨단 합성생물학 전략에 필수적 (5) 바이오 경제를 위한 정책과 예산 제도 설계 시 합성생물학의 개발과 보급 과정에서 공정성, 지속가능성, 연대 지원 방안 고려 - 금융, 자금 지원, 인정과 보상에 대한 구조적인 프레임워크 제고 - 미래 활동, 프로그램, 투자를 위한 더 포용적이고 확장적인 성공의 척도 요구 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2022.01.20
- 출처 한국과학기술기획평가원(S&T)
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산업동향 합성생물학 월간동향(’21.11월)
합성생물학 월간동향(’21.11월) ◈목차 1. 언론 모니터링 2. 주요 정보/지식 ◈본문 1. 언론 모니터링 1) 세계경제포럼, 2021년 10대 신흥 기술 보고서 발간 ㅇ 세계경제포럼(WEF), 향후 3∼5년간 전 세계에 영향을 미칠 새로운 기술을 나열한 10대 신흥 기술 보고서 10주년 기념판 발행 ※ Top 10 Emerging Technologies Report - 농업, 건강 및 우주에 혁명을 일으킬 수 있는 기술 발전을 강조 v 출처 : World Economic Forum, 21.11.16 v 원문바로가기 : Top 10 Emerging Technologies of 2021, WEF 2) 합성생물학 시장 개요 보고서 발간 (Markets and Markets) ㅇ 글로벌 합성생물학 시장은 21년 95억 달러에서 26년 307억 달러로 연평균 26.5% 성장이 예상됨 ㅇ (성장요인) 타 산업에 대한 광범위한 적용, R&D 자금 및 이니셔티브 증가, DNA 시퀀싱 및 합성 비용 감소, 시장에 대한 투자 증가가 합성생물학 시장 성장의 유리한 요인 ㅇ (저해요인) 생물안전, 생물보안 및 윤리적인 문제는 성장의 흐름을 방해하는 요소로 작용 v 출처 : Genengnews, 21.11.1 3) Roswell Biotechnologies, 생물학을 디지털화하는 최초의 분자 전자 칩 공개 ㅇ 분자 전자 회사인 Roswell Biotechnologies, 최초 분자 전자 칩 및 바이오센싱 어플리케이션을 위한 Roswell Molecular Electronics(ME) 플랫폼 출시 발표 ㅇ 프로그래밍 가능한 범용 바이오센서인 Roswell ME 플랫폼은 최초의 마이크로프로세서가 정보 디지털화 시대를 열었던 것처럼 생물학 디지털화의 새로운 시대를 열어줄 것으로 전망 v 출처 : Synbiobeta, 21.11.16 4) 생물학자들은 최초의 인공 게놈 DNA를 만듭니다 ㅇ 도쿄대 이치하시 노리카즈 교수 연구팀은 세포 밖에서 번식하고 발달할 수 있는 최초의 인공 게놈 DNA 제작 성공 ㅇ 살아있는 유기체가 사용하는 복잡한 DNA 복제 메커니즘 대신 DNA 복제 효소 Phi29와 Cre-recombinase라는 두 개의 유전자로 인공 시스템 제작 ㅇ 연구진은 개발한 인공 DNA에 전사와 번역에 필요한 유전자를 추가하면 아미노산, 뉴클레오타이드와 같은 저분자 화학물을 먹여 스스로 자랄 수 있는 인공 세포 제작이 가능하다고 설명 v 출처 : The Times Hub, 21.11.22 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2021.12.13
- 출처 합성생물학 지식·정보허브
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기술동향 [융합연구리뷰 Vol.7 No.8] 마이크로바이옴과 합성생물학의 만남, 차세대 의료용 미생물 개발
[융합연구리뷰 Vol.7 No.8] ◈목차 마이크로바이옴과 합성생물학의 만남, 차세대 의료용 미생물 개발 비약물적 치료기술, 전자약 기술개발 동향 ◈본문 마이크로바이옴과 합성생물학의 만남, 차세대 의료용 미생물 개발 ‘당신의 똥이 생명을 살릴 수 있습니다.’ 2012년국 보스턴에 최초로 설립된 대변은행인 ‘오픈바이옴(OpenBiome)’ 홈페이지에 있는 문구이다. 오픈바이옴에서는 대변 기증자들에게 상당한 금액의 비용을 지불하는데, 은행에 대변을 기증하기 위해서는 엄격한 기준을 통과해야 한다. 질병, 알레르기가 있거나 비만 또는 저체중인 경우 대변 기증자에서 제외된다. 대변은행이 대변을 수집하는 이유는 건강한 사람의 대변 속 미생물을 건강하지 않은 사람에게 주입해 특정 질병을 치료 또는 예방하기 위해서이다. 기증자의 대변으로 치료하는 대표적인 질환은 ‘클로스트리디움 디피실 감염증(Clostridium difficile infection) 으로 클로스트리디움 디피실 균에 감염되면 설사를 일으키고 적절한 조치가 이뤄지지 않을 경우 사망에 이를 수도 있다. 치료를 위해 항생제를 투여하게 되면 증상이 더욱 악화되는 반면, 건강한 사람의 대변을 환자의 장내에 주입하면 치료가 된다. 이러한 대변이식술은 마이크로바이옴의 활용 사례 중 한가지로 최근 미생물을 활용한 의료기술이 주목을 받고 있다. 최근 인간의 장내 미생물이 인간의 건강에 영향을 미친다는 연구결과들이 나오면서 마이크로바이옴에 대한 관심과 연구가 증가되고 있다. 마이크로바이옴(Microbiome)이란 미생물(microbe)과 생태계(biome)가 결합된 용어로 우리 몸 속에 살고있는 미생물의 유전정보 전체를 통칭하며 ‘제2의게놈(Genome, 유전정보)’으로 불린다. 마이크로바이옴은 장 관련 질환뿐만 아니라 알레르기 질환, 암, 치매, 파킨슨병, 조현병, 우울증, 자폐 등과의 연관성이 있다는 연구결과들이 잇달아 발표되어 치료 수단으로 부상하고 있으며 특히, 합성생물학의 발전으로 이를 활용한 차세대 의료기술이 개발되고 있다. 세계 각국에서는 몸 속 미생물을 활용하여 질환을 치료하는 연구 및 투자를 활발히 하고 있으며 우리나라 정부도 마이크로바이옴 산업의 중요성을 인지하고 이를 육성하기 위해 노력 중이다. 발전 가능성이 큰 미생물 활용 의료기술 분야를 선도해 나갈 수 있기를 기대하며, 본 호 1부에서는 차세대 의료용 미생물 개발에 대한 내용을 소개한다. 비약물적 치료기술, 전자약의 기술개발 동향 기존의 알약 또는 주사제 대신 기기를 통해 질병을 치료 또는 증상을 완화할 수 있는 시대가 왔다. 와이브레인에서 개발한 ‘두팡’이라는 기기를 이마에 붙이고 있으면 두통이 완화되고 뉴로티엑스에서 출시한 ‘오토티엑스(AutoTx)’를 목에 걸고 있으면 불안을 가라앉힐 수 있다. 이 두 개의 제품은 모두 ‘전자약’이라고 불리는 새로운 의료기기이다. 전자(Electronic)와 약품(Pharmaceutical)의 합성어인 전자약은 글락소스미스클라인(GSK)이 지난 2013년 처음 사용한 용어로 전기 신호로 신경, 장기, 조직 등을 자극해 질환을 치료하는 전자기기이다. 앞서 언급한 ‘두팡’은 두통 통증과 관련된 혈관들이 연결되어 있는 삼차신경을 전기로 자극함으로써 편두통을 완화시키고, ‘오토티엑스 (AutoTx)’는 뇌와 인체의 모든 장기 사이를 오가며 신경 신호의 전달 역할을 하는 미주신경을 자극해 불안장애를 치료한다. 전자약은 규제상 의료기기로 분류되지만, 임상시험을 통한 질병 치료 효과와 안전성을 인정받아 전자약으로 불린다. 전자약은 환자의 증상에 대해 실시간 변화를 감지하고 그에 따라 치료자극을 달리할 수 있기 때문에 개인 맞춤형 치료로 발전이 가능할 뿐만 아니라 증상에 대한 데이터를 원격으로 모니터링하기에 용이하다. 그러나 무엇보다도 여러 가지 화학물을 인위로 배합한 의약품에 비해 부작용이 적은 점이 가장 큰 장점으로 기존 의약품을 대체 또는 보완할 수 있는 차세대 의료 수단으로 각광받고 있다. 미국 등 해외에서는 선제적인 투자를 시작했으며 우리나라 의료계 및 정부도 관심을 갖고 전자약 연구개발에 박차를 가하고 있다. 본 호 2부에서는 전자약의 기술, 산업 및 정책 동향을 다루며 신경정신 질환부터 비만, 류머티스 관절염과 같은 자가면역질환, 치매 암 파키슨병 등의 난치병 치료까지 범위가 확장되고 있는 전자약의 발전을 기대해 본다. ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2021.08.30
- 출처 융합연구정책센터 (KIST)
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정책동향 [KBCH 브리핑] 합성생물학과 생물다양성협약(CBD)
[KBCH 브리핑] 합성생물학과 생물다양성협약 전미희 (KBCH) ※ 이 브리핑은 생물다양성협약에서 합성생물학과 관련한 국제적 논의가 어떠헥 이루어지고 있는지 CBD사무국과 일본 JBA(바이오인터스트리협회) 등에서 나온 각종 자료를 바탕으로 작성하였습니다. 1. 합성생물학의 급속한 발전과 영향 □ 합성생물학은 "만들고 조사하는 생물학"으로, 기존에는 비용과 기술적인 제약으로 하나하나 분해해 조사하는 Top-Down(해석적, 환원적) 접근방식이 주류였다면 → 과학기술의 발달로 생명을 구성하는 DNA와 단백질 등의 구성요소(부품)를 디자인하고 창조해 나가는 Bottom-Up(구성적, 합성적) 접근방식으로 변화ㆍ발전 중
- 등록일 2020.08.03
- 출처 한국바이오안전성정보센터
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정책동향 [Future Horizon + : 2019. 제6호] 합성생물학은 판도라의 상자를 열었는가
[Future Horizon + : 2019. 제6호] 합성생물학은 판도라의 상자를 열었는가 합성생물학의 의의 합성생물학이란 자연에 존재하지 않는 인공생명체를 제작 및 합성하거나 기존 생명체를 모방하는 학문을 말한다. 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 바이오 분야에서는 항상 합성생물학이 거론되고 있지만 우리가 합성생물학을 제대로 이해하고 있는지는 의문이다. 합성생물학의 정의 중 ‘인공생명체의 제작’이라는 용어로 인해 우리는 합성생물학을 영화의 주요 소재인 정체불명의 괴생명체 등과 연관시키면서 합성생물학을 객관적으로 이해하고 있지 못한 것 같다. 전 세계적으로 2000년대 초반에 합성생물학을 혁신기술로 주목하면서 미국과 유럽의 공공 부문에서 선제적으로 투자하여 분야의 발전을 도모하였다. 인류가 합성생물학을 중요하게 생각하는 이유는 2가지이다. 첫 번째는 합성생물학을 통해 생명에 대한 근본적인 이해를 할 수 있다. 아직까지도 미지의 영역으로 남아있는 생명체의 탄생과 유지의 비밀을 밝혀내고 그 과정을 이해해서 생명의 본질을 밝혀내고자 하는 것이다. 두 번째는 합성생물학은 의료, 환경, 에너지, 농업, 국가 안보 및 나노 기술 등 다수 분야에 적용할 수 있는 플랫폼 기술로 글로벌 난제인 환경오염, 식량부족, 의료, 에너지 문제 등을 해결할 수 있는 높은 가능성을 보유하고 있다. 합성생물학은 다수의 기술을 포괄하기 때문에 핵심기술을 정리하는 것도 쉽지 않지만 주로 언급되는 기술은 DNA 합성기술, 유전공학, 모델링 기술, 유전 로직(genetic logic) 및 유도 진화(directed evolution) 등이 있다. 물론 이 5가지의 기술도 합성생물학의 일부분만 포함하고 있으며 각 기술의 수준이 동일하지 않다. 유전공학과 모델링 기술은 광범위한 기술의 수준이고 유도진화의 경우 상당히 세부적인 기술이다. 이렇게 포괄적인 합성생물학이 기존의 생물학 혹은 분자생물학과의 차이점은 무엇일까? 합성생물학의 가장 큰 특징은 생명공학의 핵심 기술을 실험으로 구현하기 위해 공학적 방법을 이용하는 것이다. 합성생물학의 주요 공정은 공학의 설계(design), 제조(build), 시험(test), 학습(learn) 주기를 고속화하는 시스템으로, 실제로 제조해본 뒤 합성된 디자인을 시험하여 거기서 얻은 바를 바탕으로 새롭게 개선된 디자인을 다시 만들어 사이클을 반복한다. 이러한 공정 방법으로 인해 합성생물학의 기술개발 기간이 단축되고, 다양한 적용분야가 생성되고 있다(생명공학정책연구센터, 2018). 자료 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2020.01.13
- 출처 과학기술정책연구원
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기술동향 재조합 단백질 분비생산을 위한 효모 합성생물학 연구 동향
재조합 단백질 분비생산을 위한 효모 합성생물학 연구 동향 문혜연, 유수진, 탁은정, 강현아 중앙대학교 생명과학과 서론 진핵 미생물인 효모는 산업용 효소로부터 의약용 단백질에 이르기까지 다양한 단백 질 생산 숙주로서 각광을 받고 있는 숙주이다. 특히 효모의 단백질 분비 경로가 고 등 진핵 생명체와 매우 유사하므로 인체 유래의 재조합 단백질 분비 생산용 숙주로 서 주목을 받고 있다. 인류의 오랜 역사와 함께 제빵 또는 맥주와 와인 같은 발효 식품에서 유래된 전통 효모 사카로마이세스 세레비시애( Saccharomyces cerevisiae ) 이외에도 최근에는 비전통 효모로 총칭되는 Ogataea polymorpha ( Hansenula polymorpha) , Komagataella phaffii ( Pichia pastoris ), Yarrowia lipolytica , Kluyveromyces lactis 등 새로운 효모 종들도 재조합 단백질 생산 숙주로 유용하게 활용되고 있다. 그러나 단백질 생산성(yield) 및 품질(quality) 측면에서 분비 단백질 대량 생산을 위한 실용적인 숙주로 효모를 사용하는 것에는 여러 애로사항들이 존 재하고 있다. 세포내에서 만들어진 단백질이 분비되는 과정은 수백 개의 단백질 인자들이 관여하는 여러 복잡한 단계들로 구성되어 있다. 가장 기본적으로 합성된 단백질이 소포체(Endoplasmic Reticulum; ER) 막을 통과하는 translocation 단계, 소포체에서 의 단백질 폴딩 및 품질 조절, 소포체와 골지체(Golgi)에서의 단백질 당질화 (Glycosylation) 그리고 소낭(Vesicle)에 의한 단백질의 소포체에서 골지체, 세포막으 로의 수송 단계들로 구성되어 있어, 재조합 단백질 분비 생산을 시도할 때 특정 단 백질에 따라 각기 다른 단계에서 예기치 않은 문제가 발생할 수 있다. 본고에서는 다양한 효모 종들의 단백질 분비 경로의 개별 단계를 독립적인 모듈 형태로 조작하 고 조립하여 단백질 폴딩 및 분비 용량을 증대시키거나 특정 목적에 맞게 단백질 수식과정을 재설계하는 효모 합성생물학 연구 동향에 대해 살펴보고자 한다 ...................(계속) ☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.
- 등록일 2020.01.13
- 출처 지능형 바이오시스템 설계 및 합성 연구단
개념 및 동향 자세히 보기
합성생물학 분야는 생명현상의 매커니즘을 표준화ㆍ모듈화하고 새로운 기능의 바이오 부품ㆍ회로를 합성한 생명체 세포를 구축하여 산업적으로 활용하기 위한 혁신적 기술 분야이다.
합성생물학은 생명현상을 연구하는 분야 중 가장 근원적인 융합기술을 필요로 하는 영역으로 접근방법이나 데이터 해석 측면에서 BT에 기반한 IT, NT 등 고도의 융합기술이 뒷받침돼야 제대로 된 연구를 할 수 있다.
4차 산업혁명 시대에서는 방대한 양의 유전체 정보 데이터를 AI(인공지능), 빅데이터 분석, 로보틱스 등의 기술과 접목해야 엄청난 산업적·경제적 파급효과를 가져오는 미래 바이오 산업을 이끌 '혁신융합기술'로 자리매김할 것이다.
여기에서는 바이오인에서 담고 있는 합성생물학에 관련된 다양한 자료들을 종합적으로 살펴볼 수 있다
합성생물학
시장 동향
내용 출처
합성생물학
연구&정책
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합성생물학 기술은 글로벌 메가트렌드이며 미래를 바꿀 10대 기술
MIT가 발행하는 기술관련 잡지 ‘테크놀로지 리뷰(Technology Review)’를
통해 발표하며, 전년도 기술발전 양상을 분석하고 파급효과가 클 것으로 예상되는 10대 유망기술(Emerging Technology)을 선정함
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이미 기능이 밝혀진 유전자를 기계 부품처럼 갖다 써서 우리가 원하는 물질을 만들 수 있다. 수십 단계의 정교한 조절과 생체반응을 거쳐 희귀식물에서만 만들어지던
고가의 의약물질을 단시간에 생산할 수 있고,정밀한 생체감지 DNA를 제작해 극미량의 위해 물질이나 병원균을 감지할 수 있는 것은 바로 합성생물학 기술 덕분이다.
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영국 과학성은 합성생물학이 바이오 기술 전반에 걸친 재편을 촉발하는 강력한 파괴력을 발휘할 것으로 내다 봤으며, 2016년 미국을 중심으로 한
전 세계 과학자 25명은 앞으로 10년 이내 인간 게놈을 모두 합성하겠다는 '인간 게놈 합성 프로젝트'를 발표하는 등 합성생물학에 지대한 관심을 표명했을 정도다.
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최근 전세계 합성생물학 인프라의 협력 플랫폼인 글로벌 바이오파 운드리 연합(GBA, Global Biofoundries Alliance)이 결성됨에 따라 국가 간
바이오 파운드리 협업이 강화될 것으로 전망
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글로벌 합성생물학 시장은 2017년 35억달러(약 3.9조원)에서 연평균 19.7%로 성장하여 2023년 105억달러(약 11.7조원) 규모로 확대될 전망이고,
합성생물학 시장은 유전체, 첨단소재, 컴퓨터 과학, 응용 화학 분야의 획기적인 혁신출현으로 성장이 주도될 것으로 기대된다.
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합성생물학 시장은 북아메리카(주로 미국)과 유럽에서 높은 점유율을 보이고 있으나 아시아-태평양 지역의 신흥 국가로 지속적으로 확대되고 있고
특히, 중국은 합성생물학 분야에서 정부 예산 및 관련 프로그램이 증가함에 따라 2023년까지 가장 높은 성장률로 성장할 것을 전망한다.
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DNA 시퀀싱 분석 및 합성 비용의 현저한 감소와 CRISPR-Cas9 등과 같은 게놈 편집을 위한 정교한 도구의 출현은 합성생물학 시장의 성장을 견인하며
생명체(유전자) 조작에 대한 엄격한 규제와 윤리적인 논쟁은 합성생물학 시장의 저해요인으로 작용하고 있다.
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[BioINdustry No.130] 글로벌 합성생물학 시장 현황 및 전망, 생명공학정책연구센터 2018.10
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합성생물학과 생물다양성협약(CBD), 한국바이오안전성정보센터 2020.07
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합성생물학의 발전과 바이오안보 정책방향, 한국과학기술평가원 2018.12