고부가 의약품 소재 생산·맞춤형 저장까지 '올인원(all-in-one)'

화학연 등 공동연구팀, '지질방울 소기관' 개발 성공
30배 향상 저장 능력..바이오·의약 분야 활용 기대

고부가 의약품 소재의 생산과 맞춤형 저장이 가능한 미생물 세포. 사진=한국화학연구원 제공

국내 연구진이 고부가가치 의약품 소재 생산에서 맞춤형 저장까지 올인원(all-in-one) 공정이 가능한 '비스포크(BESPOKE·맞춤생산) 인공세포 소기관'을 개발했다.

16일 한국화학연구원(화학연)에 따르면 이주영 박사와 오승수·손창윤 포스텍 교수 공동 연구팀은 바이오 전 분야에 활용 가능한 인공 '지질방울 소기관' 개발에 성공했다. 지질방울 소기관은 세포 안에서 과잉 생산되는 지방의 축적·저장 기관이다.

기존 바이오 연구는 생명현상의 복잡성과 다양성에 의한 불확실성과 긴 기술개발 기간 등 취약점이 있었다. 이를 해결하기 위해 '예측가능한 고성능 세포 시스템'을 제작할 수 있는 합성생물학 기술이 필요했다.

연구팀은 분자 거동을 정밀 예측하는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 맞춤형 인공 세포를 활용한 고부가 가치 의약품 소재 생산의 가능성을 제시했다. 또 실제 미생물 세포를 인공적으로 디자인하고 재설계했다.

그 결과 인공 미생물 세포가 생산하는 '스쿠알렌', '지아잔틴' 등 바이오 의약품 소재와 헬스케어 소재 고집적 저장에 최적화된 '지질방울 소기관'을 구현, 인공세포 저장 능력을 30배 이상 향상해 세포가 안전하게 살 수 있는 환경을 제공했다. 향후 차세대 인공 미생물 세포 개발 기술을 통해 바이오·의약 분야에 널리 활용될 것으로 연구팀은 보고 있다.

이주영 화학연 박사는 "살아있는 세포를 산업적 요구에 맞게 맞춤형으로 디자인하고 인공적으로 개발할 수 있는 합성생물학 기술을 통해 과학기술 주권 국가 역할을 할 수 있기를 기대한다"고 말했다.

화학연·포스텍 공동 연구팀. 이주영(왼쪽부터) 화학연 박사, 오승수 포스텍 교수, 손창윤 포스텍 교수, 손소희 화학연 학생연구원. 사진=한국화학연구원 제공