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이상엽 특훈교수, 세계적 생명공학 저널 공동편집장 선임
우리 대학은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(연구부총장)가 세계적 권위의 생명공학 리뷰 저널 Current Opinion in Biotechnology(커런트 오피니언 인 바이오테크놀로지)의 공동편집장(Co-Editor-in-Chief, 공동편집장)으로 선임됐다고 24일 밝혔다. 임기는 2026년 3월부터 2028년 12월까지이고 상호 합의에 의해 연임될 수 있다.
이번 선임은 생명공학 분야에서 축적해 온 학문적 성과와 글로벌 연구 리더십을 국제적으로 인정받은 결과로, 세계 주요 학술지의 편집을 총괄하는 핵심 역할을 맡게 됐다는 점에서 의미가 크다.
Current Opinion in Biotechnology(커런트 오피니언 인 바이오테크놀로지)는 글로벌 학술출판사 엘세비어(Elsevier, 네덜란드)가 발행하는 대표적인 리뷰 저널로, 1990년 창간 이후 생명공학 전 분야의 최신 연구 동향을 선도적으로 조망해 왔다. 특히 초청 기반(review-by-invitation, 초청 총설) 방식의 논문만을 게재하는 것이 특징으로, 각 분야 최고 전문가들이 최근 3~5년간의 연구 흐름을 체계적으로 정리해 제시한다.
이 저널은 대사공학, 합성생물학, 산업 생명공학, 바이오에너지 등 이교수의 최고 전문분야 뿐 아니라 의약 바이오, 분석 바이오, 환경 바이오기술 등 폭넓은 분야를 다루며, 최근에는 인공지능(AI) 기반 바이오 연구, 지속가능 바이오제조, 마이크로바이옴 등 미래 핵심 기술도 조명하고 있다. 생명공학 및 응용미생물 분야에서 상위권(Q1, 상위 25%)에 속하는 영향력 높은 학술지로, 글로벌 연구자들이 최신 연구 흐름을 파악하기 위해 가장 먼저 참고하는 저널 중 하나로 꼽힌다.
공동편집장(Co-Editor-in-Chief, 공동편집장)은 저널의 학문적 방향을 설정하고, 주요 리뷰 주제를 기획하며, 세계적인 연구자들을 각 주제의 초청 편집자나 저자로 초청하는 등 학술지의 수준과 영향력을 좌우하는 핵심 역할을 맡는다. 특히 초청 기반 리뷰 저널에서는 편집장의 학문적 통찰과 글로벌 네트워크가 저널 경쟁력의 핵심 요소로 평가된다.
이상엽 교수는 시스템 대사공학 분야를 개척한 세계적 석학으로, 미생물을 활용한 화학물질·연료·소재 생산 기술 개발을 선도해 왔다. 산업적 적용까지 이어지는 연구 성과를 다수 창출하며, 생명공학의 학문적 발전뿐 아니라 지속가능한 바이오경제 구현에도 기여해 왔다.
이상엽 특훈교수는 “이번 공동편집장 선임은 생명공학 분야의 최신 연구 흐름을 조망하고 미래 방향을 제시하는 데 기여할 수 있는 중요한 기회”라서 수락하였다며 “글로벌 연구자들과의 협력을 통해 학문적 발전은 물론, 지속가능한 바이오 산업 발전에도 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.
이번 선임을 계기로 이상엽 교수는 글로벌 생명공학 연구의 흐름을 조망하고 미래 연구 방향을 제시하는 데 중요한 역할을 수행할 것으로 기대된다. 동시에 한국을 비롯한 아시아 바이오 연구의 국제적 위상도 한층 강화될 전망이다. 이상엽 교수는 대사공학 분야 최고 권위지인 Metabolic Engineering(메타볼릭 엔지니어링)의 공동편집장이기도 하다.
이광형 KAIST 총장은 “이상엽 교수의 공동편집장 선임은 KAIST의 세계적 연구 경쟁력과 학문적 위상을 보여주는 대표적인 사례”라며 “앞으로도 KAIST는 글로벌 연구를 선도하며 미래 과학기술 발전에 기여해 나가겠다”고 밝혔다.
2026.04.06 조회수 616 -
박범순 교수, 유전체 편집의 글로벌 관측소 설립 제안
〈 박 범 순 교수 〉
우리 대학 과학기술정책대학원 박범순 교수 연구팀의 유전체 편집 관련 ‘글로벌 관측소(Global Observatory)’ 설립 제안 논문이 국제학술지 셀의 자매지인 ‘트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)’ 6월자 온라인 판에 게재됐다.
유전자가위 기술의 발전으로 인간 생식세포의 손쉬운 편집이 가능해지고 인류의 미래에 직접적인 영향을 줄 수 있다는 점에서 새로운 국제적 협치의 장에 대한 필요성이 커지고 있다.
이에 2015년 12월 영국 왕립학회, 중국 과학한림원, 미국 과학한림원의 공둥 주관으로 열린 ‘인간유전체 편집에 대한 국제 회의’에서 유전체 편집기술의 안전성과 효능의 검증, 기술의 적절성에 대한 폭넓은 사회적 합의 확보, 관련 규제 관리 마련 등에 대해 논의한 바 있다.
그러나 여전히 폭넓은 합의가 무엇을 의미하는지, 이를 어떻게 확보할 지에 대한 합의점은 명확하지 않았다.
박 교수 논문은 이 문제를 세 가지로 정리해 제시했다. ▲ 유전체 편집기술에 대한 국제적 논의에는 지정학적 의미에서 많은 국가의 관점이 적절히 고려돼야 하고 ▲ 기술의 적용이 사회를 지탱하는 규범과 법적 권리 및 의무와 깊이 연관돼 있기 때문에 기술의 미래에 대한 질문은 기술적, 윤리적 영역으로 쉽게 구분할 수 없고 ▲ 무엇이 중요한 이슈이고, 우선적으로 무엇을 다뤄야 하는가, 합의를 어떻게 이룰 것인가에 대한 논의가 이뤄져야 한다고 말했다.
이어 글로벌 관측소의 설립 목적과 목표가 소개됐다. 이 관측소는 인간 유전체편집기술에 대해 보다 포괄적이며 ‘코스모폴리탄 윤리’에 기반한 새로운 형태의 숙의의 장으로 제안됐다. 가장 주된 기능으로는 글로벌 인류 공동체 내의 다양한 관점들을 가시화하고 이를 통해 숙의과정에서 보다 확장된 질문들이 다루어질 수 있도록 하는 것이다.
글로벌 관측소는 ▲유전체편집에 대한 글로벌 수준의 윤리적, 정책적 반응들을 수집하고 가시화하는 작업 ▲‘합의’에 대한 개념적 발전, 긴장관계들, 그리고 합의가 필요한 영역들에 대한 실질적 분석을 제공하고 ▲기존의 논의에서 무시되었던 중요한 질문들, 목소리를 높일 수 없었던 행위자들에게 초점을 맞춰 주기적인 논의가 이루어지는 포럼으로서 역할을 수행하게 될 것이라고 설명했다.
박범순 교수는 “크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위로 대표되는 유전체편집기술이 가져올 사회적, 법적, 윤리적, 종교적, 철학적 이슈를 각국의 경험을 바탕으로 논의하고 정보를 공유하기 위한 대화의 장을 마련하자는 취지에서 글로벌 관측소 설립을 제안했다”고 말했다.
2018.07.02 조회수 14174 -
국내대학 유일 세계경제포럼 공식 초청
<강성모 총장(왼쪽)과 이상엽 특훈교수>
우리 대학 강성모 총장과 이상엽 특훈교수가 17일부터 4일 동안 스위스 다보스에서 열리는 제47회 세계경제포럼(World Economic Forum, 일명 다보스포럼) 연차총회에 공식 초청받아 참석한다.
강성모 KAIST 총장은 국내 대학 중 유일한 ‘글로벌 대학리더 포럼(Global University Leaders Forum, GULF)’ 멤버로 참석하며, ‘글로벌 사이언스 아웃룩Global Science Outlook)’ 세션에서는 미국 국립과학재단(NSF) 총재, 유럽원자핵공동연구소(CERN) 소장 등과 함께 전 세계 과학 의제에서 가장 중요한 쟁점들은 무엇이며 어떻게 대처할 것인지에 대해 논의할 예정이다.
세계경제포럼의 글로벌미래위원회(Global Future Council) 생명공학분야 의장인 생명화학공학과 이상엽 특훈교수는 전 세계 리더들을 대상으로 ‘세계를 바꾸는 기술 : 생명공학과 뇌공학기술(World Changing Technology: Biotech and Neurotech)’ 세션에서 강연한다.
현지 시간 20일 오전에 있을 이 세션에서는 제4차 산업혁명의 필수 핵심 기술 중 하나인 바이오테크놀로지가 어떻게 발전하고 있는지, 미래를 위해 무엇을 어떻게 준비해야 하는지를 조명하게 된다.
또한, 글로벌미래위원회(Global Future Council) 제4차 산업혁명분야 위원이기도 한 이 교수는 제4차 산업혁명 관련 세션에도 참석할 예정이다.
강 총장은 “올해 다보스 포럼에서는 국가와 지역을 넘어선 협력 속에서 지속가능한 성장, 사회적 통합 및 인재개발 등 인류가 직면한 주요 사안들을 책임감 있는 자세로 해결하는데 필요한 소통과 책임의 리더십에 대해 집중적으로 논의할 것” 이라며 “KAIST는 매년 다보스 포럼에 초청되어 과학기술을 선도해온 우리의 지식과 경험을 글로벌 리더와 공유하는 기회를 가져왔으며 이번에도 좋은 성과를 거둘 것으로 기대한다” 고 밝혔다.
한편, 다보스포럼은 클라우스 슈밥 회장이 1971년 창립한 행사로 세계 각국의 정상, 장관, 국제기구 수장, 재계 및 금융계 최고 경영자들이 모여 정보를 교환하고 세계 경제 발전방안 등에 대해 논의한다. 47회째를 맞는 올해는 중국 시진핑 국가주석이 기조연설을 하며 전 세계 100개국 3,000여 명의 글로벌 리더가 참석할 예정이다.
<2016 다보스 포럼 Ideas Lab>
2017.01.18 조회수 25155 -
최소영 학생, 국제대사공학회 우수논문상 수상
〈 최 소 영 박사과정 〉
우리 대학 생명화학공학과 최소영 박사과정 학생이 6월 25일부터 5일간 일본 아와지 유메부타이에서 열린 ‘제 11회 국제 대사공학회(International Metabolic Engineering Conference)’에서 우수 논문상을 수상했다.
최소영 학생은 의료용 플라스틱의 한 종류인 폴리락테이트-글라이콜레이트(polylactate-co-glycolate)를 생물학적 방법을 통해 생산하는 방법을 최초로 개발해 ‘학생/젊은 연구자 포스터(Student/young investigator poster award)’ 부문에서 우수상을 수상했다.
올해로 11회를 맞는 국제대사공학회에는 대사공학 분야의 우수한 연구자 400여 명이 전 세계에서 초청됐다. 이번 학회에서는 ‘대사공학을 위한 설계, 합성, 시스템 통합’을 주제로 최신 연구결과 발표 및 연구 전략에 대한 토의가 진행됐다.
폴리락테이트-글라이콜레이트는 젖산과 글라이콜산의 무작위 공중합체로 이뤄지는 대표적 의료용 합성 바이오고분자이다. 이 고분자는 생분해성, 생체적합성, 낮은 독성을 갖고, 주로 임플란트, 약물전달체, 봉합사 등의 의료용 고분자로 사용된다.
최소영 학생은 미생물의 유전자 조작을 통해 포도당과 목당을 세포 내에서 폴리락테이트-글라이콜레이트로 전환하는 대장균을 개발해 현 화학 공정을 대체하는 생합성 시스템을 구축했다.
이 연구 내용은 지난 4월 네이처 바이오테크놀로지 (Nature Biotechnology) 저널에 게재됐다.
최소영 학생은 “연구 분야의 대표 학회에서 수상하게 돼 매우 기쁘고 세계적으로 인정받는 우수 연구를 통해 한국 과학기술 발전에 기여하겠다”고 말했다.
2016.07.06 조회수 18374 -
이상엽 교수, 2014년 최고 응용생명과학자 20인 선정
이 상 엽 교수
우리 대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)’가 발표한 2014년 세계 최고 응용생명과학자 20인에 선정됐다.
세계 최고 응용생명과학자 20인은 2014년 생명공학관련 특허 영향력을 기준으로 하고 학술지 발표논문의 영향력 지수를 참조해 네이처 바이오테크놀로지가 선정했다.
이번에 선정된 20인 중 미국인이 아닌 사람은 호주 연방과학원(CSIRO)의 서린더 싱 박사와 KAIST의 이상엽 교수뿐으로 유일한 아시아권 선정자라는 점에서 의미를 갖는다.
이상엽 교수 외에도 스크립스 연구소(Scripps Research Institute)의 피터 슐츠 박사, 매사추세츠 공대(MIT)의 로버트 랭거 교수, 캘리포니아 공대(Calxtech)의 데이비드 발티모어 교수, 터프츠 대학(Tufts University)의 데이비드 카플란 교수 등 세계적 석학들이 20인에 선정됐다.
이상엽 특훈교수는 미생물대사공학의 세계적 석학으로 500여 편의 학술지 논문을 게재했고, 580여 건의 특허를 등록 및 출원했다. 또한 세계 최고 성능의 미생물 화학물질 생산 시스템을 다수 개발했다.
이상엽 교수는 “아시아에서 유일하게 20인에 선정된 것은 우리의 연구가 세계를 선도하고 있다는 것을 보여주는 뜻 깊은 결과라고 생각한다”고 소감을 밝혔다.
2015.08.26 조회수 12140 -
대장균 이용한 페놀 생산 성공
- 세계 최초로 대장균 이용해 리터당 3.8g의 페놀을 24시간 내 생산 성공 -
우리 학교 이상엽 특훈교수팀은 대장균을 이용해 재생 가능한 바이오매스로부터 페놀(phenol)을 생산하는 원천기술을 개발해 바이오테크놀로지(Biotechnology) 11일자 온라인판에 게재됐다.
이 기술은 친환경적인 미생물 발효 공정을 통해 화학물질을 생산하는 대사공학·공정 기술을 기반으로 개발돼 국내·외 생명공학 및 산업기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
페놀은 석유화학공정을 통해 연간 800만 톤 이상 생산돼 폴리카보네이트, 에폭시, 제초제 등 다양한 산업에 폭넓게 사용되는 화학물질이다.
페놀이 갖고 있는 미생물에 대한 독성으로 인해 미생물을 이용한 페놀의 생산에 대한 연구는 그동안 어려움이 많아 생산량이 리터당 1g 미만 수준으로 더 이상의 향상이 이루어지지 못하고 있는 실정이었다.
최근 다양한 대장균들의 유전적, 생리·대사적 차이점이 보고되고 있는데 이 교수 연구팀은 이에 주목해 18종의 다양한 대장균 균주에 대해 동시에 대사공학을 적용해 그 중 ‘BL21’ 이라는 대장균 균주가 페놀생산에 가장 적합하다는 것을 발견했다.
연구팀이 적용한 기술 중 ‘합성 조절 RNA 기술’은 기존의 유전자 결실 방법보다 월등히 빠른 시간에 대사흐름의 조절을 가능하게 하는 기술로써 이번 연구에서도 18종의 대장균에 대한 대사공학을 동시에 진행하는데 중요한 역할을 했다.
또 미생물을 이용한 페놀의 생산에 있어 가장 큰 걸림돌이 페놀의 독성인데 연구팀은 발효공정에서 페놀의 대장균에 대한 독성을 최소화 할 수 있는 이상발효 공정(biphasic fermentation)을 이용해 페놀의 생산량을 증가시킬 수 있었다.
이렇게 개발된 대장균 균주는 기존 균주에 비해 월등히 높은 생산량과 생산능력을 보였으며 이상 유가식 발효(biphasic fed-batch fermentation)에서 리터당 3.8g의 페놀을 24시간 내에 생산할 수 있었다.
즉, 대장균을 이용해 재생 가능한 바이오매스로부터 쉽게 얻어질 수 있는 포도당을 이용해 페놀을 생산할 수 있는 균주를 개발해 세계 최고의 페놀 생산능력을 보이는 균주를 개발했다.
김병진 박사는 “다양한 합성생물학 기술들을 기반으로 대장균을 개량해 페놀을 처음으로 생산했으며 가장 높은 농도와 생산성을 기록했다”며 “발효 공정의 개량을 통해 미생물에 독성을 지니는 화합물의 생산가능성을 보여줬다는데 커다란 의미가 있다”고 말했다.
KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 지도하에 김병진 박사, 박혜권 연구원이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 글로벌 프론티어사업 지능형 바이오시스템설계 및 합성연구단의 지원을 받아 수행됐다.
2013.10.30 조회수 25241 -
중국인 박사부부, 상하이 교통대 부교수로 동시 임용
- 이상엽 특훈교수 제자 부부, 5월과 9월에 잇따라 임용돼 -
우리 학교 생명화학공학과의 같은 연구실에서 박사학위를 받은 중국인 박사부부가 중국 명문 상하이 교통대 교수로 나란히 임용돼 눈길을 끌고 있다.
주인공은 생명화학공학과 시사샤오 시아(Xia, Xiao Xia) 박사와 지강취안(Qian, Zhi Gang) 박사.
그동안 KAIST출신 박사부부가 해외 유명 대학의 교수로 임용되는 경우는 있었으나, 같은 연구실에서 공부하던 박사부부가 해외에 있는 같은 대학 교수로 동시에 임용되기는 이번이 처음이다.
중국에서 학사, 석사과정을 마친 이들 부부는 동중국과학기술대학 석사과정 때 만나 사랑을 키워온 것으로 알려졌다. 이후 2005년 1학기에 부인이 먼저, 그리고 2학기에 남편이 뒤이어 KAIST 생명화학공학과 박사과정에 입학해 이상엽 특훈교수의 지도를 받았고 2009년 동시에 박사학위를 따냈다.
지도교수인 이상엽 특훈교수는 4년간 이국땅의 같은 연구실에서 밤낮없이 연구하면서 궁금한 것은 물어보고, 고민이 있으면 서로 나누면서 서로 의지해 나아가는 모습이 보기 좋았고 연구도 열심히 해 외국인 학생이지만 별다른 걱정을 할 필요가 없었다고 전했다.
이들 부부는 어느 한 쪽 손색이 없을 정도로 뛰어난 연구 역량을 펼쳤다.
남편인 취안 박사는 엔지니어링 플라스틱인 나일론의 원료인 푸트레신을 대장균의 대사공학을 통해 효율적인 생산을 하는 기술을 세계 최초로 개발해 박사학위를 받았다.
연구결과는 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지에 게재됐고, 네이처지에 하이라이트 되기도 했다. 취안박사는 지난 2일 상하이 교통대 생명과학및생명공학과에 부교수로 부임했다.
부인인 시아 박사는 ‘강철보다 강한 초고분자량의 거미실크 단백질 생산을 위한 대사공학 연구’로 박사학위를 받았다.
연구결과는 미국학술원회보에 게재됐고 네이처화학생물지에서 하이라이트 됐다. 시아박사는 오는 9월 상하이 교통대학 바이오공학과의 특훈부교수로 부임할 예정이다.
취안 박사는 “고향과는 멀리 떨어져 있지만 부인과 서로 의지하면서 어려움을 슬기롭게 극복해 마음껏 연구를 할 수 있었다”며 “KAIST에서 배운 선진기술을 후학들에게 전해 중국의 생명화공분야 발전에 기여하고 싶다“고 말했다.
이상엽 특훈교수는 “상하이 교통대학은 칭화대, 베이징대와 함께 중국 3대 명문대학으로, KAIST에서 수학하는 동안 탁월한 능력을 발휘해 부부가 매우 이례적으로 동시에 교수로 임용됐다”며 “한국에서 공부하는 많은 중국인 유학생들에게 모범이 될 것”이라고 말했다.
왼쪽부터 시아박사, 취안박사 부부, 지도교수인 이상엽특훈교수
2012.05.10 조회수 19855 -
대사공학적으로 개량된 박테리아로 범용 플라스틱 생산기술 개발
- 이상엽 교수팀과 LG 화학 연구팀 공동개발
- 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링(Biotechnology and Bioengineering)지 게재예정
생명화학공학과 이상엽(李相燁, 45세, LG화학 석좌교수, 생명과학기술대학 학장) 특훈교수팀과 LG화학 기술연구원(원장 유진녕) 박시재, 양택호박사팀이 4년여 간의 공동연구를 통해 박테리아를 이용하여 재생 가능한 바이오매스로부터 플라스틱을 생산하는 기술을 최근 개발했다.
교육과학기술부 시스템생물학 연구개발 사업과 LG화학 석좌교수 연구비로 지원된 이번 연구에서는 시스템 대사공학과 효소공학 기법을 접목, 자연적으로는 생성되지 않는 플라스틱(unnatural polymer)의 일종으로 최근 각광을 받고 있는 폴리유산(Polylactic acid, PLA)을 효율적으로 생산할 수 있는 대장균을 개발한 것이다.
이번 연구 결과는 바이오공학 분야 최고 전통의 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링(Biotechnology and Bioengineering)지에 게재 승인됐으며 스포트라이트 논문(Spotlight paper)으로 선정돼 2010년 1월호에 두 편의 연속 논문으로 게재될 예정이다.
두 논문의 제목은 ‘개량된 프로피오네이트 코엔자임 에이 트랜스퍼레이즈와 폴리하이드록시알카노에이트 중합효소를 이용한 폴리유산과 그의 공중합체의 생합성(Biosynthesis of Polylactic acid and its Copolymers Using Evolved Propionate CoA Transferase and PHA Synthase)’과 ‘폴리유산과 그의 공중합체의 생산을 위한 대장균의 대사공학(Metabolic Engineering of Escherichia coli for the Production of Polylactic Acid and its Copolymers)’이다. 19건의 특허가 전 세계 출원 중이다.
기존의 복잡한 2단계 공정을 통해 생산되던 폴리유산을 재생가능한 원료로부터 미생물의 직접 발효에 의해 생산이 가능하도록 한 혁신적인 본 연구 전략은 앞으로 석유 유래 플라스틱을 대체할 수 있는 다양한 비자연 고분자(unnatural polymer)들의 생산에 활용될 획기적인 기술로 평가되고 있다.
폴리유산 (Polylactic acid, PLA)은 많은 바이오매스 유래 고분자들 중에서도 생분해성, 생체적합성, 구조적 안정성, 그리고 낮은 독성과 같은 뛰어난 물성으로 인해 석유 유래 플라스틱의 대체물로서 대두되고 있다.
그러나, 폴리유산은 현재 두 단계 공정으로 합성된다. 우선, 미생물 발효를 통해 유산(락트산, Lactic acid)을 생산, 정제한 후 여러 가지 시약, 용매 및 촉매가 첨가되는 복잡한 공정의 화학적 중합반응에 의해 폴리유산이 합성된다.
또한, 폴리유산의 물성을 다양하게 개선하기 위해 폴리하이드록시알카노에이트 (Polyhydroxyalkanoate, PHA)와 같은 다른 고분자들과의 공중합이나 혼합반응 등의 연구가 이루어지고 있다.
이러한 노력에도 불구하고, 공중합 반응에 사용되는 락톤계 모노머들의 가용성과 비용을 고려했을 때, 기존의 화학적 합성 방법은 효과적이지 않다. 이에, 미생물 유래 고분자인 폴리하이드록시알카노에이트의 생합성 시스템을 기반으로, 폴리유산과 그의 공중합체들의 생합성이 가능할 수 있는 대사경로를 효소공학을 통해 구축했다.
그러나, 외래 대사경로의 도입 및 조작만으로는 폴리유산 단일 중합체와 유산의 함량이 높은 공중합체의 생산이 효율적이지 않아, 시스템 수준으로 세포 내 대사흐름을 증가시킬 필요성을 인지했다. 이에, 대장균 균주의 인실리코 게놈 수준의 시뮬레이션을 이용한 대사흐름분석 기법을 활용하여 고분자 생산을 위한 주요 전구체의 대사 흐름을 논리적으로 강화시킴으로써, 세포성장과 함께 목적 고분자의 효율적 생산이 가능하도록 했다.
따라서, 효소공학을 통한 고분자 합성 경로의 직접적 조작 및 강화 뿐 아니라, 시스템 대사공학을 통한 논리적 접근으로 조작된 대사흐름을 바탕으로 다양한 폴리유산 플라스틱을 보다 효율적으로 생산할 수 있었다.
이는 시스템 대사공학과 효소공학을 접목시킨 고기술 전략으로 비자연 고분자를 효율적으로 생산한 최초의 성공적인 예로서, 재생가능한 자원으로부터 폴리유산뿐 아니라 석유유래 플라스틱을 대체할 수 있는 다른 비자연 고분자들의 일단계 생산을 위한 기반 기술을 마련해줌으로써, 플라스틱 생산 공정에 있어 새로운 전략을 제시했다.
李 교수는 “자연계에 없는 고분자를 미생물로 생산하는 것이 과연 될까? 라는 의문을 갖고 시작했다. 우리 KAIST 연구실의 정유경박사와 LG화학 기술연구원 연구팀원 10여명이 4년간의 끈질긴 노력 끝에 성공했다”며, “이번 연구는 대장균의 가상세포 시뮬레이션을 통해 세포 내 대사흐름을 목적한 고분자 생산에 유리하도록 논리적으로 조작하고, 고분자 생합성 경로를 구성하는 외래 효소들을 새롭게 만들어 도입함으로써, 강화된 대사흐름을 이용해 보다 효율적으로 목적 고분자를 생산할 수 있는 균주를 개발하는데 성공한 세계 첫 번째 케이스다. 특히, 유산이 단량체로 함유된 공중합체의 경우에는 세계최초로 만든 것이 되어 물질특허들로 출원중이다”라고 밝혔다.
한편, 이 혁신적인 연구 성과는 22일 미국 CNN 홈페이지의 Top기사 등 해외언론의 주요기사로 소개됐다. 주요내용은 한국의 KAIST 이상엽 교수팀과 LG화학 연구팀이 전 세계적으로 석유고갈, 지구온난화 및 환경오염 문제로 재생가능한 자원을 이용한 바이오매스 기반 기술의 개발이 시급한 현 시대의 흐름에 부응하면서, 재생가능한 자원으로부터 효율적으로 바이오공학을 통한 플라스틱 (Bioengineered plastics) 폴리유산의 생산이 가능한 대장균 균주를 개발했다는 내용이다.
2009.11.24 조회수 30914 -
이상엽 특훈교수팀, 대사공학기술로 바이오매스로부터 나일론 원료를 생산하는 녹색기술 개발
- 화석원료 기반의 화학산업에서 바이오 기반 녹색 화학산업으로 -
우리대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(45, 생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장, LG화학 석좌교수)팀이 대사공학 기술을 이용하여 대장균으로부터 나일론의 원료가 되는 다이아민(diamine)을 효율적으로 생산하는 시스템을 최근 개발했다.
이 연구결과는 미국 와일리-블랙웰(Wiley-Blackwell)사가 발간하는 가장 오랜 전통의 공학계열 생명공학 학술지인 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지(Biotechnology and Bioengineering) 27일자 온라인 판으로 소개됐다.
현재, 의약을 제외하고도 1,800조원 시장 규모의 화학 물질들은 주로 화석원료에 기반한 석유화학 공정으로 생산돼 왔다. 이 연구결과는 세계에서 처음으로 나일론 등의 원료로 쓰이는 1,4-다이아미노부탄 (1,4-diaminobutane), 일명 푸트레신 (putrescine)을 석유화학공정이 아닌 포도당이나 설탕과 같은 바이오매스 유래 원료로부터 대사공학으로 개량된 대장균을 이용하여 생산하는 기술을 제공하고 있다.
와일리(Wiley)사는 이 연구결과를 향후 석유화학 산업을 환경 친화적인 바이오기반 화학산업으로 바꾸는데 핵심이 되는 대사공학의 적용 예를 잘 보인 것으로 높이 평가하여 지난 27일 보도자료를 통해 언론에 소개하기도 했다.
李 교수는 “본 연구는 교육과학기술부의 시스템생물학 연구개발 사업의 결실 중에 하나로서, 다이아민을 바이오 기반 환경 친화적인 공정으로 생산할 수 있다는 것을 보여준 좋을 예라고 생각한다. 본 기술에 이용된 시스템대사공학 기법은 다른 화학물질의 바이오 기반 생산도 효율적으로 가능하게 할 것이다. 현재 특허 출원된 본 기술 관련하여 박사학위 주제로 잘 수행한 취안지강(Qian Zhi Gang) 박사와 시아샤시아(Xia Xiao Xia) 박사와 함께 다른 다이아민 생산 공정도 개발 중이다”고 밝혔다.
바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지의 50주년 기념해를 맞이하여 투고한 본 논문은 학술지의 표지논문, 스포트라이트 논문, 그리고 편집장 우수 논문으로 동시에 선정되기도 했다.
KAIST 관계자는 “이 교수팀은 세계적인 대사공학 연구 전문그륩으로서 이 기술을 이용한 산업바이오텍 기술 개발에서 탁월한 연구 결과들을 내 놓고 있다. 우리나라에서 주도하고 있는 녹색성장의 핵심 전략으로 바이오 기반 화학산업을 발전시키는데 크게 기여할 수 있을 것으로 생각한다.”고 했다.
李 교수는 내년 6월 제주도에서 개최되는 세계 대사공학 학술회의의 의장으로 최근 추대됐으며, 지난 달 미국 듀퐁사, 델라웨어주립대학교, 마이크로소프트사, 스탠포드대학교, 캘리포니아 버클리 주립대학교, 시스템생물학연구소 등에서 시스템대사공학을 통한 산업바이오텍을 주제로 초청강연을 하는 등 대사공학 연구를 선도하고 있다.
2009.08.31 조회수 26051 -
이상엽 교수, 국제생명공학학술지 공동 편집장에 선임
우리학교 생명화학공학과 이상엽(李相燁, 44세) 특훈교수(LG화학 석좌교수)가 독일 와일리社(Wiley-VCH)가 발간하는 국제생명공학학술지인 ‘바이오테크놀로지 저널(Biotechnology Journal)’의 공동 편집장(Editor-in-Chief)에 선임되었다.
지난 2006년 1월 창간된 이 학술지는 특집으로 생물공정, 식품생명공학, 뇌질환, 생물의약, 단백질 설계 및 응용 분야 등을 다뤄왔다. 오는 5월부터 편집장으로 활동하게 되는 李 교수는 공동 편집장인 오스트리아 알로이스 융바우어(Alois Jungbauer) 교수와 학술지 방향 설정, 편집업무 등을 총괄하게 된다.
李 교수는 2002년 세계경제포럼에서 아시아 차세대 리더로 선정됐고, 2006년 美미생물학술원 펠로우, 2007년 국내 최초로 사이언스誌를 발간하는 미국과학진흥협회(AAAS) 펠로우에 임명됐다.
현재 바이오테크놀로지 & 바이오엔지니어링誌 등 10여개 국제학술지에 편집인, 부편집인, 편집위원으로 활동하고 있다.
2008.04.16 조회수 23854 -
이상엽 교수, 네이처 바이오테크놀로지 초청논문 게재
“바이오플라스틱 상용화 시대 도래”
네이처 바이오테크놀로지 10월호 초청논문에서 전문가로서의 의견 밝혀..
독일의 훔볼트 베를린대 프리드리히 교수와 뮌스터대학의 스타인뷔헬 교수팀은 바이오플라스틱 생산의 대표 미생물인 랄스토니아 유트로파 (Ralstonia eutropha)균의 전체 게놈서열을 밝히고, 네이처 바이오테크놀로지 10월호에 논문을 발표했다. 플라스틱 생산 대표 미생물의 전체 게놈 서열이 밝혀짐에 따라 보다 체계적인 시스템 수준에서의 균주개량을 통해 바이오플라스틱의 효율적인 생산이 가능해 질 것으로 예측된다.
네이처 바이오테크놀로지社는 이 논문에 대해 해당분야의 세계적 전문가인 KAIST 생명화학공학과 이상엽(李相燁, 42세) LG화학 석좌교수에게 게놈 서열 해독에 따른 앞으로의 바이오플라스틱 생산에 관한 전문가 분석논문을 의뢰했으며, 李 교수는 지난 10일 발간된 네이처 바이오테크놀로지 10월호 ‘뉴스와 전망(News and Views)’에서 “랄스토니아균의 게놈 해독은 다양한 오믹스와 가상세포를 통한 시뮬레이션, 그리고 게놈 수준에서의 엔지니어링을 결합하여 시스템 수준에서 균주를 개량할 수 있는 토대가 마련되었음을 의미한다”라며, “앞으로 플라스틱을 구성하는 물질을 자유자재로 바꿔 우리가 원하는 물성을 가진 플라스틱의 생산이 가능할 것이며, 대사 흐름의 최적화를 통해 이제까지 보고된 것보다도 훨씬 효율적이고 경제적인 바이오플라스틱의 생산이 가능해 질 것이다”라고 밝혔다.
李 교수는 그간 바이오플라스틱 관련 SCI논문만도 70여편을 발표한 이 분야의 세계적 전문가다. 1996년 트렌즈 인 바이오테크놀로지 (Trends in Biotechnology)에 “플라스틱 박테리아 (Plastic Bacteria)”라는 신조어를 발표했으며, 1997년에도 네이처 바이오테크놀로지에 대장균 플라스틱에 관한 전문가 논문을 게재한 바 있다. 현재, 과학기술부의 시스템생물학연구개발 사업에서 시스템 기법을 동원한 연구의 응용 예로서 바이오플라스틱 생산 균주 개량 연구를 수행 중이다.
네이처 바이오테크놀로지 10월호 ‘뉴스와 전망(News and Views)’난에 게재된 미생물 플라스틱 관련 이상엽 교수 논문 내용
- 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate, PHA)는 자연계에 존재하는 수많은 미생물들이 탄소원은 풍부하지만 다른 성장인자가 부족할 경우 자신의 세포내부에 에너지 저장물질로 축적하는 고분자이다. 이 PHA고분자는 그 고분자를 구성하고 있는 단량체(단위 화학물질)가 에스터 결합을 하고 있는 폴리에스터로서 20여년 전부터 전 세계적으로 많은 연구가 되어왔다. 하지만, PHA는 물성이 석유화학 유래의 플라스틱보다 좋지 않고, 생산 단가가 매우 높아 상용화는 되지 못했던 실정이다. 1980년대 PHA의 생산 가격은 kg당 15불 정도로서 그 당시 폴리프로필렌 가격의 20배나 되었기 때문이다. KAIST 생명화학공학과 BK21사업단 이상엽 LG화학석좌교수는 과학기술부의 지원으로 대사공학과 발효공정의 결합을 통한 미생물 플라스틱의 효율적인 생산에 관한 연구를 수행하여 왔으며, PHA생산 단가를 kg당 2-3불 정도로 낮추는 공정을 개발한 바 있다. 플라스틱을 꽉 채울 정도로 효율적인 PHA 생산 박테리아를 개발하여 “플라스틱 박테리아”라고 명명한 바 있다.
- 지난 2년여 동안 유가가 유래 없이 고공행진을 함에 따라 전 세계적으로 바이오기반 에너지 및 화학물질의 생산에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. PHA도 그간 경제성과 물성의 취약점 때문에 연구가 시들해 졌다가, 최근 다시 각광을 받고 있다. 이번 10월호 네이처 바이오테크놀로지에 독일의 연구팀이 발표한 플라스틱 생산 미생물의 대표주자 랄스토니아 유트로파(Ralstonia eutropha)의 게놈 해독 결과는 시사하는 바가 크다. 즉, 그 박테리아의 대사 활동에 관한 청사진을 얻게 됨으로서 보다 체계적인 균주개량이 가능해 지는 것을 의미한다.
- 네이처 바이오테크놀로지는 바로 이 점을 주목하여 이상엽 교수에게 전문가의 분석 논문을 의뢰하였고, 이 교수는 현재 KAIST에서 활발하게 수행하고 있는 시스템생명공학 기법의 적용을 통해 미생물 플라스틱 생산의 획기적인 발전이 있을 것이라고 분석했다. 본 논문에서 李 교수는 “게놈 서열이 밝혀짐에 따라, 게놈수준에서의 대사회로 네트워크 구축이 가능해 졌고, 시뮬레이션을 행할 수 있어, 수많은 시행착오와 실험을 가상의 실험으로 빠르게 대체할 수 있게 되었으며, 이러한 결과를 실제 다양한 전사체, 단백체, 대사체 등 오믹스 결과와 융합 해석함으로서 보다 효율적인 균주의 개발이 가능하다”고 밝혔다. 또한, 플라스틱의 효율적인 생산 뿐 아니라 우리가 사용하고자 하는 용도에 맞는 물성을 가지는 “주문제작(tailor-made) PHA”의 생산도 대사공학을 통해 가능해 질 것으로 예측하였다. 그 외에도 李 교수가 전 세계 특허를 보유하고 있는 광학적으로 순수한 하이드록시카르복실산 생산연구도 탄력을 받게 되었으며, 그 외 이 균주의 특징을 살려 생물학적 수소생산, 방향족 화합물의 생산, 분해 및 응용 등에서도 기술적 발전이 빠르게 일어날 것으로 전망하였다.
- 세계적으로는 최근 미국의 메타볼릭스사와 ADM사가 손을 잡고 PHA의 상용화 수준 생산에 돌입하였고, 풍부한 천연자원의 브라질에서도 바이오에탄올에 이어 PHA를 상용화하고 있다. 그 외 전통적으로 이 분야 연구를 많이 해온 일본과 독일, 그리고 풍부한 바이오매스를 가진 호주에서도 지속적인 상용화 연구를 수행 중이다. 李 교수는 “대표적인 바이오플라스틱 생산 미생물의 게놈 서열이 밝혀짐으로서 효율적인 생산 시스템의 개발을 통한 각국의 상용화 경쟁이 더욱 치열해 질 것”으로 전망했다.
- 李 교수는 이렇게 효율적으로 PHA를 생산할 수 있는 것이 가능해 짐에 따라, 다양한 재생가능한 원료(셀룰로우즈, 전분, 설탕 등)로부터 미생물 발효에 의한 플라스틱의 생산이 보다 본격적으로 진행될 것으로 전망하고, 기존 화학물질의 바이오 기반 생산 기술(white biotechnology)가 보다 더 탄력을 받을 것으로 전망하며, 이에 따라 “우리나라도 일부 시스템 대사공학 기술의 우위를 바탕으로 자원 강대국들과의 전략적 제휴 등을 통해 바이오기반 화학물질 생산 기술과 산업의 확보에 박차를 가해야 할 것”이라고 말했다.
- 네이처 바이오테크놀로지의 ‘뉴스와 전망(News and Views)’은 그 해당 호에 게재되는 논문들 중 영향력이 큰 몇 편의 논문에 대하여 그 분야 세계 최고의 전문가에게 분석을 의뢰하여 초청 논문을 게재하는 섹션으로, KAIST 이상엽 교수는 바이오플라스틱과 관련하여 1997년 1월호에 “대장균이 플라스틱 시대로 접어들다”에 이어 이번 2006년 10월호에 “바이오플라스틱 생산을 해독하다”라는 전문가 분석 논문을 게재하였다.
2006.10.18 조회수 33408 -
이상엽 교수, 최고전통 생명공학 학술지 부편집인
미국 "바이오테크놀로지 바이오엔지니어링"지,
논문 심사 결정 및 기획 등 주요 업무 맡게 돼 이상엽(李相燁, 41, LG화학 석좌교수) 생명화학공학과 및 바이오시스템학과 교수는 최근 미국 와일리(Wiley)사에서 발행하는 생명공학 전문 국제학술지 "바이오테크놀로지 바이오엔지니어링 (Biotechnology and Bioengineering)"誌 부편집인 (Associate Editor)으로 선임됐다.
1959년 2월 창간한 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지는 세계 최고 전통의 공학분야 생명공학 전문 학술지이며 최고 권위를 지닌 학술지이다.
이번 선임에 따라 이 교수는 앞으로 이 학술지에 투고되는 "유전공학, 대사공학, 미생물공학" 분야 논문의 심사를 책임지고 논문의 게재여부를 결정하게 되며 학술지 기획 등의 업무를 수행하게 된다.
한편 이 교수는 최근 스프링거 (Springer)사 발간 "생물공정 및 바이오시스템 공학"지의 부편집인으로 선임된 바 있으며, 이외에도 "대사공학", "응용미생물 생물공학", "생물화학공학", "생물정보학 및 전산생물학" 등 10여개 생명공학 관련 학술지의 편집인 및 부편집인, 편집위원 등으로 활동하고 있다.
2005.02.15 조회수 28889