고부가 의약품 소재 생산에서 맞춤형 저장까지..인공세포 소기관 개발

화학연, '비스포크(BESPOKE) 인공세포 소기관' 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 생명 시스템을 재설계해 새롭게 제작하는 합성생물학 기술이 전 세계적으로 바이오 기술패권의 핵심 게임 체인저로 자리매김하고 있다.

이런 가운데 국내 연구팀이 살아있는 미생물 세포로 고부가가치 의약품 소재의 고효율 생산에서부터 소재 맞춤형 저장까지 올인원(all-in-one) 공정이 가능한 ‘비스포크(BESPOKE) 인공세포 소기관’을 내놓았다.

한국화학연구원(원장 이미혜) 이주영 박사, 포스텍 오승수·손창윤 교수 공동 연구팀은 최근 발표된 연구에서 바이오 전 분야에 활용할 수 있는 고부가가치 의약품 소재 생산, 고집적 저장을 위해 인공 ‘지질방울 소기관(lipid droplet organelle, 세포 안에서 과잉 생산되는 지방의 축적·저장 기관)’을 개발했다.

국내 연구팀이 살아있는 미생물 세포로 고부가가치 의약품 소재의 고효율 생산에서부터 소재 맞춤형 저장까지 가능한 ‘비스포크(BESPOKE) 인공세포 소기관’을 내놓았다. [사진=화학연]

기존 바이오 분야 연구의 취약점인 생명현상의 복잡성과 다양성에 의한 불확실성(비예측성), 기술개발 소요 기간, 그에 따른 막대한 비용 등의 문제를 극복하기 위해 ‘예측 가능한 고성능 세포 시스템’을 디자인하고 제작할 수 있는 합성생물학 기술 개발이 필요하다.

화학연-포스텍 공동 연구팀은 분자 거동을 정밀 예측하는 컴퓨터 시뮬레이션 과정을 통해 맞춤형 인공 세포를 활용한 고부가 가치 의약품 소재 생산의 가능성을 제시했다. 실제 미생물 세포를 인공적으로 디자인하고 재설계했다.

그 결과 인공 미생물 세포가 생산하는 ‘스쿠알렌’, ‘지아잔틴’ 등 바이오 의약품 소재와 헬스케어 소재의 고집적 저장에 최적화된 ‘지질방울 소기관’을 성공적으로 개발했다.

이주영 화학연 박사는 “바이오 대전환 시대를 맞아 살아있는 세포를 산업적 니즈에 맞게 맞춤형으로 디자인하고 인공적으로 개발할 수 있는 합성생물학 기술 확보를 통해 대한민국이 글로벌 기술패권시대에 과학기술 주권 국가 역할을 할 수 있기를 희망한다”고 말했다.

이번 성과는 데이터 과학과 컴퓨터 모델링을 접목한 합성생물학의 대표적 성공 사례로 꼽힌다. 살아있는 미생물 세포의 디자인과 재설계를 통해 의약품, 헬스케어 소재 등 바이오·의약 분야에 널리 활용될 것으로 기대된다.

연구결과(논문명 : Chain flexibility of medicinal lipids determines their selective partitioning into lipid droplets)는 국제 학술지 ‘Nature communications’ 6월호 논문으로 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)

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