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합성생물학

합성생물학은 생명현상의 매커니즘을 표준화ㆍ모듈화하고 새로운 기능의 바이오 부품ㆍ회로를 합성한 생명체 세포를 구축하여 산업적으로 활용하기 위한 혁신적 기술 분야입니다.

합성생물학

개념


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
연구&정책





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





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.





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.





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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시장 동향






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.





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.





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.





내용 출처






[BioINdustry No.130] 글로벌 합성생물학 시장 현황 및 전망, 생명공학정책연구센터 2018.10





합성생물학과 생물다양성협약(CBD), 한국바이오안전성정보센터 2020.07





합성생물학의 발전과 바이오안보 정책방향, 한국과학기술평가원 2018.12






지식

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  • BioINpro [국가 바이오 경쟁력] 국가 바이오 경쟁력 평가: 합성생물학(과학기술)과 바이오파운드리(인프라)를 중심으로

      국가 바이오 경쟁력 평가: 합성생물학(과학기술)과 바이오파운드리(인프라)를 중심으로 [국가 바이오 경쟁력]       조원선 / 과학기술정책연구원(STEPI) 혁신성장실 부연구위원    ◈ 목차 1.서론 2.주요국 합성생물학 산업생태계 현황 3.글로벌 합성생물학 기술 경쟁력 분석 4.합성생물학 경쟁력의 정성적 평가: 바이오파운드리 역량을 중심으로 5.결론 및 시사점  ◈ 본문 1.서론 바이오 산업은 인공지능(AI)기반 디지털 전환과 맞물려 ‘첨단’ 바이오 산업으로서 새로운 혁신 성장동력으로 자리매김하고 있다. 바이오 산업은 다른 산업과 구분되는 특유의 산업적 특성을 지니는데, 연구개발(research & development, R&D) 전 과정에서 관련 제품이나 서비스가 파생·발전하여 높은 부가가치를 창출한다는 점에서 성장 잠재력이 큰 분야로 주목받는다(곽노성,2022). 또한 COVID-19과 같은 팬데믹 상황과 국가 간 전략경쟁 심화에 따라 바이오 산업이 국가안보와 직결되는 

    조원선/과학기술정책연구원(STEPI) 혁신성장실 부연구위원

    2025-04-14

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  • BioINpro[바이오 융합 소재·제조] 미생물-전극 간 전자 흐름의 재설계: 합성생물학과 바이오인터페이스 기술의 융합

      미생물-전극 간 전자 흐름의 재설계: 합성생물학과 바이오인터페이스 기술의 융합 [바이오 융합 소재·제조]       이혜령 / University of Cambridge, 박사 후 연구원   ◈ 목차 1.서론 2.합성생물학 기반 EET(외부 전자전달) 제어를 위한 유전자 회로 설계 전략 3.미생물-전극 인터페이스 엔지니어링 4.향후 과제와 연구개발 방향  ◈본문 1. 서론 생물학적 에너지 생성 시스템, 특히 미생물 연료전지(Microbial Fuel Cell, MFC) 및 생물태양전지(Biophotovoltaic, BPV)와 같은 시스템의 성능을 결정짓는 핵심 요소는 생물체 내부의 환원력의 확보와 생물체 내 생성된 전자를 외부 전극으로 얼마나 효율적으로 전달할 수 있는가에 있다. 이에 따라, 환원력 제공자(donor)에 해당하는 생분자의 합성 유도와 미생물의 외부 전자전달(extracellular electron transfer, EET) 능력을 인위적으로 향상시키기 위한 연구가

    이혜령/University of Cambridge, 박사 후 연구원

    2025-03-31

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  • BioINwatch신기술(합성생물학, 유전자편집기술 등) 발전에 따른 유전자변형미생물(GMM)의 합리적 규제 방안

    신기술(합성생물학, 유전자편집기술 등) 발전에 따른 유전자변형미생물(GMM)의 합리적 규제 방안 BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 25-21          ◇  합성생물학, 유전자편집기술 등 신기술의 발전으로 맞춤형 GMM을 정교하게 제작할 수 있게 되면서 농업과 환경정화 용도를 넘어 다양한 분야에서 GMM 연구와 활용이 증가하는 추세. 그러나 신기술의 정의와 규제 범위가 불분명하여 상업적 활용뿐 아니라 신기술 자체의 발전을  제한. 최근 리뷰 논문에서 GMM의 정교한 기능과 안전성을 동시에 담보하는 유전공학적 설계 및 합리적 규제 방안을 제안 ▸주요 출처 : Nature Microbiology, Design and regulation of engineered bacteria for environmental release, 2025.2.4    ◆︎ 유전자변형미생물(GMM)*의 정교한 기능과 안전성을 동시에 담보하는 유전공학적 설계 및 합리적 규제 방안을 제안

    2025-03-27

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  • BioINregulation바이오 분야 비용편익분석: '합성생물학 개발·실험 규제완화’를 중심으로

     바이오 분야 비용편익분석: '합성생물학 개발·실험 규제완화’를 중심으로 한양대학교 김태윤 교수 ‘비용편익분석(Cost-benefit analysis)’은 바이오 분야의 규제과학 모델을 구축하기 위한 구성요소 중 하나임. 정부의 바이오 규제개혁이 추진력을 얻기 위해서는 규제에 대한 사회적 공감대를 형성할 수 있는 사회구성원들이 리스크 커뮤니케이션과 함께 객관적 근거에 기반한 비용편익분석이 규제개혁의 타당성을 뒷받침해야 할 것임. 비용편익분석은 분석자의 인식의 차이에 따라 비용 및 편익의 항목과 측정값이 다양하게 계산될 수 있으나, 분석 결과에 대한 한계가 있다 하더라도 그러한 논의를 시작할 수 있는 시초가 된다는 점에서도 의의가 있음   바이오 분야의 비용편익분석은 방법론상의 한계 때문에 불가능하다는 견해가 많지만 자료의 부족의 문제이지 화폐화와 계량화는 불가능한 수준은 아님. 필자는 2019년부터 바이오 분야의 규제개혁에 대한 비용편익분석을 수행하였으며, 바이오 분야 규제를 완화하

    김태윤/한양대학교

    2024-10-07

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  • BioINwatch합성생물학과 생체전자공학이 융합한 Living drug

      합성생물학과 생체전자공학이 융합한 Living drug BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 24-44 ◇ 살아있는 박테리아를 전기 신호로 통신·제어하는 생체전자장치를 개발하여 건선 마우스의 피부 염증을 치료한 연구결과가 발표. 향후 합성생물학으로 다양한 기능을 수행하는 미생물을 제작하여 다양한 질병의 진단·치료에 활용할 수 있을 것으로 기대     ▸주요 출처 : Science, Active biointegrated living electronics for managing inflammation, 2024.3.31   ■ 최근 살아있는 박테리아를 포함한 생체전자장치를 개발하여 건선 마우스의 피부 염증을 치료한 연구결과가 발표 ○ 미국 시카고 대학 연구팀은 면역 항상성 조절 기작을 모방한 능동형생체통합전자장치(activebio-integratedlivingelectronics, ABLE)를 개발   - 합성생물학과 생체전자공학이 융합된 ABLE은 살아있는 박테리

    2024-07-09

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  • BioINpro[KRIBB 워킹그룹] 바이오파운드리, 합성생물학 연구의 자동화로 여는 생명공학의 미래

        [KRIBB 워킹그룹] 바이오파운드리, 합성생물학 연구의 자동화로 여는 생명공학의 미래 2024년도 KRIBB 워킹그룹이슈페이퍼 제1호   ◈ 목차 1.개요 2.주요 동향 및 이슈 (1)크리스퍼 유전자가위 기반 유전자 편집 연구의 자동화 (2)미세조류를 이용한 차세대 에너지원 개발 자동화 3.결론 및 시사점     ◈본문 1.개요   ■ 개념 ● 합성생물학 - 생명과학의 복잡성과 비예측성을 극복하고 공학적 활용성을 높이기 위해, 생명체의 구성 요소들을 표준화·부품화·모듈화하여 인공적인 생물학적 시스템을 설계·제작·합성·활용하는 학문·기술 분야 - 의약, 농업, 에너지, 식량 등 다양한 사회적·산업적 문제에 대한 지속 가능한 해결책을 제공할 것으로 기대 ● 바이오파운드리 - 합성생물학에 로봇과 인공지능(AI)을 도입하여 생물학적 시스템을 정밀하게 설계·구축하고, 성능을 시험·최적화하는 DBTL 사이클 설계-제작-시험-학습(Design-Build-Test-Learn, DBTL)

    신종혁 외 10명/한국생명공학연구원 합성생물학연구센터

    2024-07-01

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  • BioINdustry합성생물학 기반 신약개발 현황 및 전망

        [BioINdustry No.185] 합성생물학 기반 신약개발 현황 및 전망 국가생명공학정책연구센터 연구원 김민정 ※ 본 보고서는 프로스트앤드설리번에서 발간한 보고서 ‘Synthetic Biology(SynBio) in Drug Discovery and Next-generation Therapeutics(2023.6)’ 및 합성생물학 기반 신약개발 관련 온라인 공개자료 등을 참고하여 국가생명공학정책연구센터에서 재구성한 것임  ◈ 목차 1. 합성생물학 기반 신약개발 개요 2. 기술혁신 및 R&D 시나리오   1) 분석 범위   2) 약물 발견의 기술혁신 및 R&D 시나리오   3) 치료제 분야 기술혁신 및 R&D 시나리오   4) 약물 발견 촉진 및 치료 생산 규모 확장을 위한 합성생물학 도구 3. 합성생물학 기반 신약개발 기업 동향 4. 합성생물학 기반 신약산업 핵심전략   1) 환경분석 : 성장동인/저해요인   2) 성장 기회 및 전략 【요약문】 □ 합성생물학은 맞춤형 공정

    2023-10-25

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  • BioINpro[KRIBB 워킹그룹] 합성생물학 핵심기술 및 활용 현황

        합성생물학 핵심기술 및 활용 현황 2023년도 KRIBB 워킹그룹 이슈페이퍼 제3호  저자 : 한국생명공학연구원 합성생물학연구센터 이대희 외 10명 ◈ 목차 1. 개요 2. 주요 동향 및 이슈   2.1 합성생물학 핵심기술   2.2 합성생물학 기반 기후위기 대응기술 3. 결론 및 시사점    ◈본문 1. 개요 □ 합성생물학 ○ 바이오기술을 통한 경제·사회 이슈 해결을 목적으로, 생명체의 기능적 소프트웨어인 ‘DNA’ 부품을 조합하여 논리적인 회로를 설계하고 이를 공학적으로 새로운 생명시스템을 제작·합성·활용에 이용하거나 기존의 생명체를 재설계하여 활용하는 기술 및 학문 분야 ○ 바이오기술은 환경, 에너지, 질병 등 다양한 사회문제에 대한 지속 가능한 해결책을 제공할 수 있음 ※ UN이 선정한 2030 지속가능한 발전 전략(Sustanable Development Goals) 17개 항목 중 11개 이상에 바이오기술을 통한 기여 가능 (2015, UN)             

    이대희 외 10명/한국생명공학연구원 합성생물학연구센터

    2023-07-18

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발간

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  • 썸네일 이미지 이슈 보고서2024 합성생물학 이슈페이퍼

        2024 합성생물학 이슈페이퍼 Synbio Monthly Information 2024-1 1. 합성생물학 월간동향 (’24.1월) 01 언론 모니터링 1) 과기정통부, 2024년도 바이오 원천기술개발에 5,412억 원 투자 ◉︎ 과기정통부, 2024년도 바이오·의료기술개발사업 시행계획 확정 및 추진('24.1.15) ■바이오 분야 미래유망기술을 확보하고, 바이오+디지털 융합을 통한 바이오 혁신 생대계 조성을 위해 '23년 5,594억 원 대비 173억 원(약 3%)이 감소한 5,421억 원 규모의 예산 편성 ※ 과기정통부 전체 예산은 전년도 총 R&D 예산 규모인 6조6천726억 원에 비해 약 12% 감소한 5조9천161억 원 규모로 확인(과학기술분야 연구개발 예산 4조 6,909억 원, ICT분야 1조 1,668억 원 규모) ■첨단바이오 등 전략 기술 확보를 위한 R&D 투자를 강화하기 위해, 합성생물학, 유전자 편집 등에 신규사업 47H에 대해 219억 원을 편성해 기술

    국가생명공학정책연구센터

    2024-12-09

  • 썸네일 이미지 이슈 보고서2023 합성생물학 이슈페이퍼

        2023 합성생물학 이슈페이퍼 Synbio Monthly Information 2023-1 1. 합성생물학 월간동향 (’23.1월) 01 언론 모니터링 1) 과기정통부, 2023년 바이오 원천기술 개발에 약 5,600억 투자 확정 - 합성생물학 분야에 760억 투입 ◉︎ 정부는 올해 첨단 뇌과학, 합성생물학, 마이크로바이옴, 유전체 등 미래 유망한 바이오 원천기술 개발에 5,594억 원을 투자한다고 밝힘 - 핵심산업육성(1,689억 원), 미래유망기술확보(1,225억 원), 국민건강증진(1,394억 원), 연구·활용 생태계 구축(1,285억 원) 등을 사업 축으로 진행 - 더불어, 바이오산업 육성을 위해 신약, 의료기기, 재생의료기술 개발을 지원하고, 국산 신약 개발에 총 571억 원을 투입해 인공지능을 활용한 플랫폼 고도화 및 구축 등 혁신 기술 개발을 위한 지원을 계획 - 의료기기(656억 원)와 재생의료(462억 원)을 투자해 재생의료를 대비하기 위한 줄기세포 데이터(A

    국가생명공학정책연구센터

    2023-12-14

  • 썸네일 이미지 이슈 보고서2022 합성생물학 이슈페이퍼

        2022 합성생물학 이슈페이퍼   1.합성생물학 월간동향 ('22.1월) 01.언론 모니터링 1)Forbes 세상을 변화시킬 10대 기술 트렌드 소개 ● 4차 산업혁명 이후 기술 간 융합과 상호작용의 중요성을 강조되며, 세상을 변화시킬 10가지 주요기술 동향소개 ● 유전자 편집 및 합성생물학을 10대 주요 기술 중 하나로 선정  - 유전자 편집은 질병과의 싸움에서 획기적인 도약을 가져올 것이며, 합성생물학을 통해 제품 생산 방식의 변화가 초래할 것으로 예상 - 합성생물학은 긴 DNA 가닥을 엮어 유기체에 삽입하는 작업으로 이러한 유기체는 완전히 새로운 능력을 선사할 것으로 전망 ● 새로운 기술 트렌드가 결합되어 우리의 삶에 엄청난 변화를 가져오는 지속적이고 빠른 진화의 시대에 진입했으며, 지속적인 변화가 미래의 길임을 인지해야 함 출처 : Forbes, 2022.1.5 2)백신개발 및 제조 가속화를 위한 디지털 트윈 ● GSK, Atos·Siemes와 협력하여 백신 개발 및

    국가생명공학정책연구센터

    2023-03-24

  • 썸네일 이미지 이슈 보고서2020 바이오미래유망기술의 이야기 - 제9화 “무세포 합성생물학”편

      [바이오로 열어가는 2040 미래사회 - “무세포 합성생물학” 편]   제9화  “그들이 만들어온 미래”    생명공학정책연구센터에서 지난 2월에 발표한  '2020 바이오 미래유망기술(클릭)'에 대해서 10화의 소설을 연재하고자 합니다.   바이오가 열어가는 행복하고 희망찬 미래상 제시를 통해 바이오 미래유망기술을 공감하고 이해하는 데에 도움이 되기를 기대합니다.   2040년 겨울. 유엔 총회에서 ‘썩지 않는 플라스틱’의 사용을 완전히 금지하는 결의안이 3년의 유예기간을 조건으로 통과되었다. 플라스틱을 생산하고 사용할 수는 있지만, 앞으로는 유엔 회원국이라면 반드시 ‘썩는 플라스틱’만 사용해야 한다는 국제규약이 통과된 것이다.      플라스틱 쓰레기 문제는 2000년대 초반부터 사회문제로 꼽혀왔지만, 발전된 생명과학기술이 조금씩 해결책을 제시하고 있었다. 플라스틱을 분해하는 인공미생물도 개발돼 쓰레기 처리장 등에서 쓰이고 있었지만, 아무래도 미생물 분해 공정으로 대규모의 플

    생명공학정책연구센터

    2021-01-28

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활용 분야

환경 방출용 GMM의 상용화 사례

농업


농업 섬네일

(미생물비료) 2019Pivot Bio는 질소고정 박테리아(klebsiella variicola)의 질소고정 유전자(nif)의 발현을 강화한 GMM을 상용화하여 옥수수에 질소비료로 공급. 2022년까지 약 32,000톤의 합성비료를 대체

농업

농업 섬네일

(생물농약) 1990MycogenBT균의 살충 독소 단백질(Cryprotein) Pseudomonas fluorescens에 도입한 GMM‘M-Cap’.이라는 상품명으로 상용화하여 옥수수 생물농약으로 활용, 이후 유사 상품들이 출시

임업

임업 섬네일

(뿌리혹병방제) 뿌리혹병(Crowngall) 병원균인 Agrobacterium tumefaciens을 살상하는 아그로신(Agrocin) 항생제를 생산하도록 유전자 변형된 미생물(AgrobacteriumradiobacterK1026)이 개발되어 1988년 호주, 2000년 미국에서 상용화가 승인

환경

환경 섬네일

(페놀오염정화) 1989년 에스토니아의 오일셰일 광산 화재로 유출된 페놀 정화를 위해 Pseudomonas putida에 페놀 분해 유전자(PheA) 재조합하여 오염지역에 방출, 인근 광산수에서 폐놀 함량 감소 확인

생균 치료제

생균 치료제 섬네일

(숙취 치료 프로바이오틱스) Zbiotics 숙취 원인물질인 아세트알데하이드를 분해하도록 개량된 장내 유익균(Bacillus subtilits)을 활용한 음료를 개발하여 2019년 출시. 2024년까지 400만회 이상 소비

구강 치료제

구강 치료제 섬네일

(구강 치료제) biofilm을 형성하고 젖산을 축적하여 치아를 부식시키는 S. mutans의 젖산 탈수소효소 유전자를 알코올 탈수소효소 유전자로 치환하여 젖산 대신 알코올을 생산하도록 변형된 균주를 구강 치료제로 승인받으려 했으나, FDA의 임상시험 요구로 승인이 지연되었고 2023Latern Bioworks가 화장품으로 시장에 출시



활용 분야

환경 방출용 GMM의 다양한 응용 연구

자원회수

자원회수 섬네일

(오일회수) 바이오폴리머 생산 GMM을 활용한 bioplugging 기술로 원하지 않는 유전 채널을 차단하고 원유 이동성을 개선하여 잔류 원유의 회수를 촉진하는 연구가 진행됨

인프라 개선

인프라 개선 섬네일

(자가치유인프라) 탄산칼슘을 생성하는 GMM을 콘크리트 내부에 캡슐화하여 균열 발생 시 자동으로 활성화된 GMM이 균열을 스스로 치유하는 콘크리트 개발, 아스팔트가 균열될 때 온도 및 압력 변화를 감지하여 바이오폴리머를 생성하는 GMM을 활용하여 균열을 복구

항암치료제

항암치료제 섬네일

(항암치료) 종양 항원을 발현하도록 변형된 GMM을 주사하여 환자 체내에서 종양 항원에 대한 면역체계를 활성화하여 암을 치료

생태계 보호

생태계 보호 섬네일

(종 보존) 특정 병원성 곰팡이로부터 멸종위기에 처한 동식물 보호를 위해 항진균 물질을 생성하는 GMM을 활용하여 감염 위험이 높은 동·식물을 보호

가축 건강

가축 건강 섬네일

항균 펨타이드를 생성하는 GMM을 개발하여 가축의 장내 미생물 군집을 조절하는 방식으로 가금류의 건강을 개선



환경방출용 GMM의 상용화 사례 및 다양한 응용 연구


Eligo Bioscience (France)

유전자 편집도구로 요구사항에 따른 마이크로바이옴 재프로그래밍을 수행해 외인성 유전자 생성, 표시, 분비 등의 필요한 기능 추가 가능

마이크로바이옴 구성, 기능을 원상 복귀하도록 조정하여 질병을 정확히 치료, 서열 특이적 항미생물제는 유용 박테리아를 제외한 유해 박테리아만을 표적으로 적용되도록 설계

Synlogic (US)

합성생물학 구성 요소 라이브러리, 유전자 회로, 유전자 스위치를 활용하여 원하는 기능을 가진 합성(또는 살아있는) 생명체 생성

자사의 유전자 회로 플랫폼은 미생물 섀시 선택에 도움되며, 유전자 회로를 섀시 유기체에 삽입하고 환자 인체에 능동적 전달, 기능하기 전 기능적 분석 수행 가능

Inscripta (US)

변종을 조작하기 위한 유도 진화 기술에 중점을 두고 있음

자사의 GenoScaler 플랫폼은 확장 가능성이 높은 변형을 재결합, in silico 플랫폼은 유전자형-표현형 데이터의 통계적 모델링을 통한 공학적 변형 수행

Gingko Bioworks (US)

DNA 합성, 실험실 자동화 및 고성능 분석을 사용하여 조작된 살아있는 미생물을 개발하고 고처리량 변형 공학의 자동화 수행

19백만 DNA 염기쌍의 HTS를 용이하게 하며, 7,117개의 효소 스크리닝, 30,445개의 균주 테스트에 대한 2,719개 경로 확인 가능

Gencirq (US)

암 치료를 위한 차세대 박테리아 개발 중으로, 자사가 개발한 Synchronized Lysis 회로는 안전성·효능이 향상된 암 치료법 제공

Kyverna Therapeutics (US)

면역 체계기능을 개선하고 회복시키는 살아있는 치료제를 개발하며 합성생물학 기반의 자가 면역에 적절한 필요 기능을 갖춘 조작된 T세포 공학 기반의 치료 플랫폼을 통해 자가 면역 기능 향상 도모



주목할 만한 합성생물학 기반 마이크로바이옴 치료제 개발기업


Synthex (US)

자사의 ToRPPIDO 기술을 이용해 면역원성 세포사멸을 일으켜 암을 치료하는 신규 약물 발굴·개발에 주력

ToRPPIDO는 약물 선별 리포터 및 펩타이드 라이브러리를 이용하는 생체 내 약물 발견 플랫폼으로, 암세포에서 단백질 상호작용을 방해하는 약물 화합물에 대한 스크리닝 수행

Octant Bio (US)

유전학, 화학, 질병, AI를 통합한 세포 지능(cellular intelligence) 컨셉을 지향하며, 유전자 회로의 신속 설계 및 다요인성 질환 치료를 위한 약물 발견을 가능하게 하는 플랫폼 개발

BMS는 약물 발견을 위한 과학을 가속화하고자 Octant Bio에 투자

Bit.bio (US)

정밀 세포 재프로그래밍 기술인 ioCells(과발현 유도 최적화) 개발

opti-ox 기술로 구동되는 인간 iPSC 유래 세포는 규모에 맞는 속도와 신뢰성, 일관성있는 약물 발견 연구 지원

Synbio Technologies (US)

약물 발견에 도움되는 광범위한 DNA 시퀀싱, 합성, 편집 서비스 및 쉽고 빠른 DBTL 수행을 위한 자체 바이오 설계·합성·학습 플랫폼 기반 고급 솔루션 제공

차세대 치료제 개발을 위한 유전자 회로 설계, 검증, 분석 지원

Synthego (US)

기초 약물 발굴 연구, 타겟 식별·검증을 위한 CRISPR 솔루션 제공하며, 합성 화학, 머신 러닝 및 자동화를 통합하여 고품질 선별, 신속한 약물 발견을 지원

Asimov (US)

합성생물학과 컴퓨터 도구를 사용하여 유전자 설계를 위한 통합된 지능형 end-to-end 플랫폼을 구축

클라우드 기반 소프트웨어는 생물학 및 세포치료법 개발을 위한 유전자 시스템 설계 및 시물레이션 최적화 수행

Twist Bioscience (US)

항체 발견 가속화를 위한 진보된 DNA writing 플랫폼 제공하며, 합성 단백질 라이브러리와 타겟 검증을 위한 올리고 라이브러리 제공

차세대 항체 치료제 및 감염병 치료제 개발을 위해 살아있는 바이러스를 대체할 수 있는 전체 합성 RNA 개발도 수행



주요 합성생물학 기반 약물 발견 기업 활동


기업명

(국가)

주요 분야

주요성과

Agilent Technologies

(미국)

생명과학, 응용화학 연구, 실험 및 측정 제품 제조· 판매

- 2023년 상반기 699400만 달러 매출 달성

DNA 염기 분석 플랫폼 (Element AVITISystem)을 소유한 Element Bioscienses와 파트너십 체결해 디지털화된 기기 제공을 목표 (23.8)

바이오제약 및 암 연구에 관한 지속적인 연구와 관련 기기 개발을 위한 Avida Biomed, Resolution Bioscience 등의 기술업체 인수

Amyris

(미국)

합성생물학 플랫폼을 개발 및 상업화

20231분기 561만 달러 매출 달성

급속 효모 균주 엔지니어링(Hi-Ryse) 플랫폼을 위한 하이퍼 통합을 개발해 산업 발효를 위한 합성생물학 개발 유기체를 설계, 엔지니어링, 최적화 및 확장

Codexis

(미국)

효소 엔지니어링

- 독자적인 플랫폼(Code Evolver)을 활용해 새롭고 고성능의 효소와 새로운 생물 치료제를 발굴하고 개발

RNA 치료제의 상업적 규모 제조가 가능하도록 개발한 독자적 합성기술 플랫폼 ECO Synthesis발표 (23.5)

Eurofins Scientific

(룩셈부르크)

EU 지역 인증·임상 제품안전성 분석평가 및 인증

2023년 상반기 매출 3,209만 유로 달성

식품, 환경, 의약품 및 화장품 테스트, 첨단 소재 연구 서비스 제공, 유전체학 임상 연구 지원, 바이오신약 개발 및 제조

- Eurofins Viracor ExPeCTCAR-T qPCR 검사를 통해 B세포 급성 림프구성 백혈병 및 B세포 림프종 환자 대상 CAR-T 치료를 최적화할 수 있는 진단도구 제공 (23.2)

암 및 섬유성 질환에 대한 새로운 경구 치료제인 IOA-289 임상 진행

GenScript

(미국)

생명과학 산업을 위한 유전·단백체 제조 및 판매

- 정확하고 신속한 DNA 합성이 가능한 플랫폼 GenTitanGene Fragments 서비스 출시 (23.5)

세포치료제 개발 기업 T-MAXIMUM BiotechCAR-T 세포치료제 개발을 위한 전략적 협약 체결 (23.8)

Jassen Biotech과 개발한 CAR-T 세포치료제 카빅티가 성인 다발성 골수종 치료제로 FDA 승인 (22)

Ginkgo Bioworks

(미국)

다양한 바이오소재 개발

2023년 상반기 32595만 달러 매출 달성

자체 세포 엔지니어링 플랫폼으로 설계한 바이오소재를 이용해 생산 시스템을 설계하고 운영해 다양한 제품을 생산할 수 있는 생물을 제공 (합성생물학 설계 초기 단계를 재현하는 비용을 절약 가능케 함)

글로벌 IT 그룹 Google과 생물 엔지니어링, 생물보안을 위한 차세대 AI 플랫폼 구축을 위한 파트너십 체결 (23.8)

Merck KGaA

(독일)

바이오 장비, 시약 생산 및 바이오신약 개발, 화학제품 제조

AI기술 회사 BenevolentAI. Exscientia와 협력하여 여러 새로운 임상 개발 약물 후보를 생성할 것이라고 발표 (23.9)

캔자스주에 연구개발 실험실 9,100 sq m2 증설 (23.7)

캘리포니아 대학교 연구팀과 3년간 협업해 머신러닝과 인공지능을 활용해 새로운 효소를 개발하는 공정을 개선할 계획을 발표 (23.5)

Novozymes A/S

(덴마크)

산업용 효소 생산

합성미생물을 통해 개발한 Frontia® Prime 효소는 옥수수 전분 수율을 개선하고 에너지 비용을 절감하고 CO2를 배출량을 낮출 수 있게 하여 옥수수 농업에 긍정적 영향 (22.11)

합성미생물 효소를 이용한 배양육 생산보조 및 가공 (22.2)

Thermo Fisher Scientific

(미국)

생명과학 산업 관련 기구, 시약, 소프트웨어 및 서비스 생산·판매

임상 시험 및 상업용 의약품 제조를 위한 동종 최초의 active release 매커니즘을 가진 Dynabeads의 차세대 플랫폼 CTS Detachable Dynabeads 발표로 세포치료제 제조 가속화 지원(23.9)

다발성 골수종을 포함한 단세포군감마글로불린병증 환자의 진단(중증도 평가) 및 치료법을 선택할 수 있도록 설계된 질량분석 기반 시스템인 EXENT® 솔루션 출시 (23.8)

Twist Bioscience

(미국)

DNA 합성을 위한 차세대 플랫폼 개발 및 상용화

- 자사의 실리콘 기반 DNA 합성 플랫폼을 이용해 Oon제약과 자가면역질환 치료를 위한 새로운 항체 개발 및 발굴 (23.8)

유전자 시퀀싱 서비스를 제공하는 CeGaT GmbH와 협력해 종양학 연구를 위해 RNA 합성을 감지하고 전사체 변이 분석을 수행하기 위해 설계된 Twist Alliance CeGaT RNA Fusion Panel 출시 (23.5)



글로벌 합성생물학 분야 상위 10개 기업리스트(BCC 선정 기준)


구분

유전 회로

(Genetic circuits)

미생물 공학

(Microbial engineering)

바이오센서

(Biosensors)

설명

시공간을 활용하여 치료 효과를 높이고 마이크로바이옴 발현을 조절하기 위해 인공적으로 만들어질 수 있는 유전적인 부분

치료 단백질, 항체 및 생화학 물질의 이종 생산(heterologous production)을 촉진하고 숙주가 원하는 효과적인 생물학적 합성 대사 경로를 제공하기 위해 리프로그래밍 된 미생물

숙주 내 질병을 일으킬 수 있는 바이오마커를 감지할 수 있는 바이오센서 역할을 하는 미생물 군집(community)

장점

숙주 내 장기적으로 유지되어 치료제로써 효능을 높임

(: B. thetaiotaomicron)

숙주에 부작용을 일으킬 수 있는 대변 이식과 같은 치료보다 장내 미생물로부터 치료제를 추출하는 것이 더 안전함

만성질환의 진단 지연 또는 오진의 문제점 극복

방법

유전자공학을 통해 숙주 내 치료제로써 마이크로바이옴의 발현을 조절하기 위해 일부 유전자를 합성 설계함

사이토카인, 효소 및 질병에 대한 치료 단백질과 같은 치료제를 생산하기 위해 미생물을 재설계(rewire)

재설계된 미생물은 질병 상태의 생체지표를 감지하는 센서 역할을 함

R&D 포커스 지역

CRISPR/Cas*

기반을 둔 생체분자 생산

만성질환의 연구개발 : , IBD(염증성장질환), 비만, 대장염

질병진단 : 위장관출혈, 대장염, 장염



마이크로바이옴 연구를 촉진하는 상용화된 합성생물학 기술



구분

순위

기업명

매출/총자본

(기준년도)

주요 활동


상장기업

1

Amyris

$173.137 million

(‘20),

$176.859 million

in Q1 2021

Clean 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.). 20211분기 매출이 2020년 매출을 넘어섬

Royal DSM의 자회사 DSM Nutritional ProductsF&F 성분 제품 포트폴리오에 대한 독점 계약 체결(‘21.3)

2

Precigen

$103.178 million

(‘20)

자회사인 Precigen ActoBiosms 1형 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 중

3

Twist Bioscience

$90.1 million

(‘20.9, 회계년도)

실리콘 기반 DNA 합성 플랫폼을 보유, 지난해 Illumina, Microsoft, Western Digital 25개 이상의 선도기업으로 구성DNA Data Storage Alliance 설립, 공동 운영

NGS 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 추진

4

Ginkgo 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 목표

SPAC(Special Purpose Acquisition Corp)175 달러의 합병을 통해 상장을 발표(‘21.5)

또한 일본 Sumitomo ChemicalR&D 협력을 통해 지속 가능한 바이오 기반 화학물질 개발에 합의(’21.6)

5

Codexis

$69.056 million

(‘20)

투자전문기업 Casdin CapitalSynBio Innovation Accelerator collaboration을 발표(‘20.11). 합성 및 산업 생명공학 분야에서 혁신적인 기술 플랫폼 또는 고유한 제품 개발 기능을 갖춘 스타트업에게 자금을 지원하는 것이 목표

비상장 컴퓨터 단백질 설계회사인 Arzeda에 최초로 투자함


비상장기업

1

Impossible Foods

More than $1.5 billion

식물성 육류회사로 모든 동물성 식품을 식물성 버전으로 만드는 것을 목표

창업 이후 총 12번의 펀딩을 통해 14억 달러 투자를 받음. 20208Temasek HoldingsSailing Capital로부터 2억 달러 투자 성공

코로나19 팬더믹이 발생한 첫 6개월 동안 Kroger, Trader Joes, Walmart와 같은 체인을 포함하여 전국적으로 8,000개 이상의 식료품점에서 ImpossibleBurger를 출시

2

National Resilience

Over $964 million

캐나다 정부는 National Resilience의 자회사인 Resilience Biotechnologies19916만 달러 투자 발표(‘21.5). 백신과 치료제 등 바이오제조 능력을 향상시키기 위함

상업용 고객 및 미국 정부를 위해 의약품 및 생물학적 제제를 개발 및 제조하는 바이오제조업체 Ology Bioservices를 인수(’21.4)

3

ElevateBio

$869.3 million

유전자 편집, 유도만능 줄기세포, 단백질, 바이러스 및 세포 공학을 포함하는 플랫폼 전반의 포트폴리오를 구성 및 운용

3, 52500만 달러 규모의 Series C 투자를 유치함

4

Insitro

$643 million

머신러닝 기반 신약 업체 InsitroSeries 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 함

기계학습 기반 약물 발견 노력을 강화하기 위해 Haystack Sciences를 인수함

5

Apeel Sciences

$390.1 million

신선식품 재배자, 공급업체 및 소매업체가 농산물을 신선하게 유지하여 전 세계 음식물 쓰레기를 줄이기 위해 사용하는 식물 유래 코팅을 제조함

식물코팅 기술로 2018년 세계경제포럼 기술개척자로 지정된 61개 회사 중 하나가 되었으며, TIME지의 2019년 최고의 발명품 및 Fast Company의 세계 변화 아이디어 2019 목록에 포함되기도 함

20205, Series D 라운드에서 25천만달러를 유치함



글로벌 10대 합성생물학 기업(상장기업, 비상장기업)


기업명/CI

설립년도/본사

주요 사업

주요 제품/서비스 포트폴리오

GEN9

그림입니다.

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원본 그림의 크기: 가로 351pixel, 세로 165pixel

(유전자 합성기업)

2009

미국

합성생물학

고객 유전자 합성 서비스

DNA 변이주 라이브러리

유전자 서열 디자인 서비스

유전자 합성

GeneByte Plus

효소 공학

코돈 최적화

변이주 라이브러리

GeneByte

고객 클로닝

강점

약점

포괄적 범위의 제품 포트폴리오 구축

혁신에 강력히 집중

활발한 제품 출시 및 인수

LAMEA 지역의 낮은 점유율

기회

위협

다른 주요 마켓 플레이어들과의 파트너쉽 구축

엄격한 규제 프로세스

윤리적 염려

Codexis Inc.

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000005480003.bmp

원본 그림의 크기: 가로 176pixel, 세로 69pixel

(바이오촉매 개발기업)

2002

미국

스크리닝 및 프로세스 개발

Codex 스크리닝 툴

연구용 효소

바이오촉매

약학 효소

Codexis

강점

약점

바이오촉매 분야의 진보된 기술력

효소재활용을 통한 운영비용 절감

많은 고객 보유

외부 역량을 끌어들여 성장하는 비유기적 성장에 적게 집중

기회

위협

전략적 파트너쉽을 통한 성장 기회

높은 원자재 비용

OriGene Technologies, Inc.

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000005480004.bmp

원본 그림의 크기: 가로 257pixel, 세로 66pixel

(바이오 기업)

1996

미국

표준 발현 벡터에서의 상업적 인간 전장 cDNAs 제작

과발현된 coda 클론

정제된 인간 단백질, 플라스미드

TrueMAB 1차 항체

멀리플렉스 분석

강점

약점

우수한 기술력 보유

많은 고객 보유

단백질/RNA 분석에 한정된 기술력

고가의 조작비용

기회

위협

전략적 협약 및 아시아-태평양 지역 등 타 지역으로의 영역 확장

엄격한 정부 규제 및 윤리적 이슈

기업명/CI

설립년도/본사

주요 사업

주요 제품/서비스 포트폴리오

Synthetic Genomics, Inc.

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000005480005.bmp

원본 그림의 크기: 가로 173pixel, 세로 65pixel

(바이오 기업)

2005

미국

상업화된 유전체 기술 분야

분화된 합성 DNA

대량 DNA 복합체

합성 서비스

GIBSON 조립 마스터 믹스 & 클로닝 키트

강점

약점

넓은 범위의 유통 및 판매 네트워크

진보된 기술 보유

아시아-태평양 지역 및 LAMEA

지역의 낮은 점유율

기회

위협

전략적 파트너쉽 및 협력

윤리적 이슈 및 엄격한 규제

Thermo Fisher Scientific

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000020c024fa.bmp

원본 그림의 크기: 가로 224pixel, 세로 58pixel

(바이오 기업)

2006

(합병일)

미국

<5개 브랜드 사업>

Thermo Scientific

Applied Biosystems

Invitrogen

Fisher Scientific

Unity Lab Services

분석기구

스페셜 진단

생명과학 솔루션

실험실 연구

제품 및 서비스

강점

약점

다양한 제품 포트폴리오

차세대 시퀀싱 툴 보유

탄탄한 금융 실적

대량 DNA constructs에 대한

서비스 기간에 장기간 소요

기회

위협

신규 제품 개발

기업인수를 통한 판매지역 및 제품

포트폴리오 확장

바이오안전 및 바이오보안 이슈

강력한 규제 프레임워크

GENEWIZ, Inc.

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000020c00001.bmp

원본 그림의 크기: 가로 173pixel, 세로 59pixel

(CRO)

1999

미국

임상연구

유전적 서비스

SNP 발굴 시퀀싱

효모 클로니 시퀀싱

전장 유전체 시퀀싱

바이오인포매틱스 솔루션

TurboGENETM

DNA 클로닝

강점

약점

임상 서비스 및 유전학 분야에서

강한 제품 포트폴리오 구축

활발한 협력연구

높은 유럽시장 점유율

자체 성장이 약함

기회

위협

아시아 시장으로의 전략적 진출

바이오안전 및 윤리적 이슈

엄격한 정부 규제

기업명/CI

설립년도/본사

주요 사업

주요 제품/서비스 포트폴리오

Eurofins Scienctific, Inc. 그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000020c00003.bmp

원본 그림의 크기: 가로 245pixel, 세로 66pixel

(유해물질 분석시험 연구기관)

1981

프랑스

임상/비임상적 진단

테스트

8개 분야* 분석시험 서비스

* 바이오파마, 식품, 환경, 농업, 고객제품 시험, 유전학, 법의학, 생리화학적 연구

강점

약점

전략적 글로벌 점유율

(32개국, 170개 이상의 연구실 보유)

확고한 유통 네트워크 구축

넓은 범위의 제품/서비스 포트폴리오

느린 제품 상업화 속도

기회

위협

신흥경제에서의 브랜드 포지셔닝

바이오안전 및 윤리적 이슈

엄격한 정부 규제

DNA2.0, Inc.

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000020c00004.bmp

원본 그림의 크기: 가로 137pixel, 세로 62pixel

(합성생물학 기업)

2003

미국

유전자 합성

바이오공학 솔루션

유전자 합성

변이주 라이브러리

발현 최적화

단백질 공학

강점

약점

북아메리카 지역의 합성생물학 서비스에 대한 강한 포지셔닝

유전공학 분야의 진보된 기술력

한정된 지역별 점유 범위

기회

위협

서비스 지역 확장을 위한 합병 및

협력연구 추진

바이오안전 및 윤리적 이슈

엄격한 정부 규제

Pareto Biotechnologies

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000020c00005.bmp

원본 그림의 크기: 가로 199pixel, 세로 65pixel

(바이오/화학

플랫폼개발 기업)

2013

미국

종합 화학/바이오 플랫폼

합성생물학 플랫폼 개발

자연유래 고가치의 디자이너 분자(Designer Molecules)” 제작을 위한 종합 화학/바이오 플랫폼 구축

강점

약점

우수한 연구개발 역량 보유

한정된 지역별 점유 범위

단일 사업 영역

기회

위협

아시아 시장으로의 진출을 위한

합병 및 협력연구 추진

바이오안전 및 윤리적 이슈

엄격한 정부 규제



합생생물학 시장 관련 주요 기업 및 기업별 SWOT 분석

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