생명과학에서 합성생물학이 신약 개발과 친환경 소재 생산에 활용되는 원리는?
합성 생물학의 경우 새로운 생명체 기능을 설계합니다. 생명과학에서의 합성생물학이 신약 개발과 친환경 소재 생산에 활용되는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
합성생물학은 세포 내 대사경로를 인위적으로 설계해서 유용한 화합물을 합성하도록 프로그래밍하는 원리에 기반하고있습니다.
신약개발에서는 대장균이나 효모에 인간유전자를 삽입해서 항암제 전구체나 인슐린 ,항생제등을 대량생산할 수 있는 공장으로 만들기도합니다.
감사합니다.
안녕하세요. 네 질문해주신 합성생물학은 생물 시스템을 공학적 설계 관점에서 새롭게 설계하거나 개조하는 학문 분야인데요 이를 통해 기존 자연에서 발견되지 않았거나, 효율적이지 않았던 기능을 인위적으로 구현하는 방향으로 적용될 수 있습니다. 활용되는 원리에 대해서 설명드리자면 합성생물학에서는 대장균이나 효모와 같은 미생물에 특정 효소 유전자 집합을 삽입하거나 재조합하여 새로운 화합물을 합성하도록 설계할 수 있는데요, 예를 들자면 아르테미시닌(말라리아 치료제) 전구체 합성과정에서 원래 식물에서만 합성되던 아르테미시닌 전구체를 재조합 효모에서 생산하도록 설계하여 대량생산이 가능해집니다. 이외에도 특정 환경 신호나 물질 농도에 반응하여 약물 전구체를 선택적으로 생산하도록 미생물을 프로그래밍을 가능하게 하며 이를 통해 정밀 약물 생산 및 부작용 최소화할 수 있습니다. 감사합니다.
합성 생물학은 생명체를 조작하여 새로운 기능을 설계하는 기술입니다. 그래서 신약 개발과 친환경 소재 생산에 상당한 영향을 미치는 것이 사실입니다.
먼저 신약 개발에서는 미생물의 유전자를 재설계해 세포 공장으로 만듭니다. 이 세포들은 인슐린이나 항체와 같은 의약품 성분을 대량 생산하도록 개량되고, 질병을 스스로 감지하고 치료 물질을 방출하는 스마트 세포 치료제로 설계되어 정밀 의학 분야에도 영향을 미치고 있습니다. 그 덕분에 기존 복잡하고 비용이 많이 드는 화학 합성 공정을 대신하고, 부작용을 최소화하는 맞춤형 치료법 개발이 가능해집니다.
친환경 소재 생산에서는 미생물을 활용해 바이오 연료나 생분해성 플라스틱, 섬유 등 친환경 물질을 만듭니다.
예를 들어, 식물성 바이오매스를 분해해 연료를 만들거나, 미생물이 플라스틱의 원료를 생산하게 하는 것이죠. 이 기술은 석유화학 기반의 기존 생산 방식을 대체하여 탄소 배출을 줄이고 환경오염을 막을 수 있을 것으로 기대하고 있죠.
합성생물학은 생명체의 유전자, 단백질 등을 재설계하거나 인공적으로 합성하여 원하는 기능을 수행하도록 만드는 기술입니다. 신약 개발에 이 기술을 적용하면 특정 질병의 원인 단백질을 표적으로 하는 맞춤형 치료제를 개발하거나, 기존에 합성이 어려웠던 복잡한 분자를 미생물을 이용해 대량생산할 수 있습니다. 친환경 소재 생산에서는 미생물이 플라스틱을 분해하거나, 메탄 같은 온실가스를 바이오 연료나 생분해성 플라스틱과 같은 유용한 물질로 전환하도록 유전자를 조작하는 데 활용됩니다.