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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 7380 -
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 11984 -
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 11079 -
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 7904 -
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 13090 -
합성 조절 RNA를 이용한 세포공장 기술 개발
- 네이쳐 바이오테크놀로지 온라인판 게재.“화학 산업을 대체할 생물 산업 발전의 새로운 전략으로 기대” -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀이 합성 조절 RNA 기술을 활용하여 세포공장*을 효율적이고 대규모로 구현하게 하는 새로운 기술을 개발했다. * 세포공장(Biofactory) : 세포의 유전자를 조작하여 원하는 화합물을 대량으로 생산하도록 만드는 미생물 기반의 생산 시스템
화석연료 고갈과 석유화학제품 사용에 의한 환경오염 등 인류가 직면한 문제를 해결하기 위해 친환경적이고 지속가능한 바이오산업이 대두되고 있으며 특히 바이오에너지, 의약품, 친환경 소재 등을 생산할 수 있는 세포공장 개발기술이 전 세계적으로 주목받고 있다.
우수한 세포공장 개발을 위해서는 원하는 화합물을 생산하는 유전자 선별과 높은 생산 효율의 미생물을 찾는 과정이 병행되어야 하나 기존의 연구방식은 미생물의 유전자를 하나씩 조작하여 복잡하고 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.
우리 학교 나도균 박사와 유승민 박사가 참여한 이상엽 특훈교수 연구팀은 위와 같은 기술적 한계를 극복하기 위해 합성 조절 RNA를 제작하고 이를 활용하는 새로운 기술을 개발하였다.
특히 합성 조절 RNA를 이용한 이 기술은 기존 방식과 달리 균주 특이성이 없어 수개월이 소요되던 실험을 수일로 단축시킬 수 있어 획기적이다.
연구팀은 합성 조절 RNA 기술을 활용하여 의약 화합물의 전구체로 사용되는 타이로신(tyrosine)*과 다양한 석유화학 제품에 활용되는 카다베린(cadaverine)** 생산에 도입하여 세계 최고의 수율로 생산(각 21.9g/L, 12.6g/L)하는 세포공장을 개발하는데 성공하였다.
* 타이로신(tyrosine) : 스트레스를 다스리고 집중력 향상 효과가 있는 아미노산 ** 카다베린(cadaverine) : 폴리우레탄 등 다양한 석유화학 제품에 활용되는 기반물질
이상엽 교수는 “합성 조절 RNA기술로 다양한 물질을 생산하는 세포공장 개발이 활발해 질 것이며 석유에너지로 대표되는 화학 산업이 바이오 산업으로 변해 가는데 촉매제 역할을 할 것으로 기대된다”라고 연구 의의를 밝혔다.“
이번 연구는 글로벌프론티어사업(지능형 바이오 시스템 설계 및 합성 연구단(단장 김선창))의 지원으로 수행되었으며 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 바이오테크놀로지 온라인 판에 1월 20일 게재되었다.
2013.01.21 조회수 12955 -
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 12381 -
![[노동의 종말] 저자 제레미 리프킨 초청 특강열어 이미지](/Upload/news/newsmst/20200421141311_003zykh0v1hgdn0gi1ikw9058t2ktj.jpg)
[노동의 종말] 저자 제레미 리프킨 초청 특강열어
- KAIST, 9일 오후 5시 대강당에서 -
서남표 KAIST 총장은 9일 오후 5시 대전 본원 대강당에서 세계적인 베스트셀러 작가이자 철학자인 제레미 리프킨(Jeremy Rifkin) 워싱톤시 경제동향연구재단 이사장을 초청해 ‘3차 산업혁명과 우리의 미래’라는 주제로 특강을 개최한다.
이번 강연은 일반인에게도 개방되며 강연 1시간 전부터 선착순으로 입장권을 배부한다.
제레미 리프킨은 자연과학과 인문과학을 넘나들며 자본주의 체제 및 인간의 생활방식, 현대 과학기술의 폐해 등을 날카롭게 비판해 온 행동주의 철학자인데 ‘엔트로피’, ‘육식의 종말, ’노동의 종말‘, ’소유의 종말‘, ’3차 산업혁명‘, ’바이오테크 시대‘, ’생명권 정치학‘ 등 세계적인 베스트셀러 저자로도 유명하다.
KAIST 세계 명사초청 강연의 일환으로 이뤄지는 이날 특강에서 제레미 리프킨은 화석연료와 대량생산 경제를 바탕으로 전개됐던 2차 산업혁명 단계가 종식되고 인터넷 기술과 재생에너지가 합쳐져 강력한 ‘3차 산업혁명’이 발생하는 과정을 설명하고 이에 대한 정부와 기업, 시민사회, 대학 등의 현명한 대처방안에 대해 제안한다.
제레미 리프킨은 1945년생으로 펜실베니아대 와튼스쿨에서 경제학을, 터프츠대학의 플레처 법과대학원에서 국제관계학을 공부했고 1994년부터 펜실베니아대학 와튼스쿨 최고경영자 과정의 교수로 재직하면서 과학기술의 새로운 조류와 세계 경제 및 사회, 환경 등에 미치는 영향에 대해 강의하고 있다.
2012.05.08 조회수 10506 -
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 16854 -
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 13718 -
이상엽교수, 한국생명공학특집호발간
- 바이오테크놀로지 저널, 우리나라 생명공학 특집호 발간- 공동 편집장인 KAIST 이상엽 교수가 한국 특집호 기획 발간- 우리나라 생명공학의 현황과 미래 관련 포럼, 논문 11편 수록독일 와일리(Wiley-VCH)社(1799년 설립, 209년 전통)가 발행하는 바이오테크놀로지 저널(Biotechnology Journal)이 5월호를 우리나라 생명공학에 관한 특집호로 발간했다. 이번 특집호는 이 학술지의 공동 편집장(Editors-in-Chief)을 맡고 있는 KAIST 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽(李相燁, 44세) 특훈교수(LG화학 석좌교수)가 기획했다.
지난 2006년 1월에 창간된 국제학술지인 바이오테크놀로지 저널은 월간으로 발행되며, 각 호별로 특집 테마를 다루고 있다. 이번 특집호는 금년 5월부터 이 학술지의 공동편집장으로 활동하고 있는 이상엽 교수가 출판사 편집자인 바바라 젠슨(Barbara Janssens)의 협조하에 기획하게 되었으며, 우리나라 생명공학의 발전상 등 현황과 미래를 다룬 포럼과 한국학자 논문 11편을 수록했다.
실린 논문은 ▲한국생명공학연구원 생명공학정책연구센터 현병환 박사팀의 우리나라 생명공학의 로드맵인 바이오비전(BioVision) 2016 ▲미생물유전체 프론티어사업단의 김지현 박사팀의 우리나라의 미생물 게놈프로젝트에 대한 그간의 연구와 향후 전망 ▲KAIST 이상엽 교수팀의 시스템 생물학을 대사공학에 응용하는 전략 ▲조광현 교수팀의 칼슘신호전달 네트워크의 동적 분석 ▲광주과학기술원 김도한 교수팀의 심장병 모델에서의 전사체 분석 ▲KAIST 이균민 교수팀의 동물세포의 세포공학을 통한 치료용 단백질의 효율적인 생산 ▲한국생명공학연구원 강현아 박사팀의 메탄올 자화균에서의 단백질 당공학(glycoengineering) ▲KAIST 박태관 교수팀의 단백질 의약품의 인체내 전달 ▲포항공대 차형준 교수팀의 홍합유래의 접착단백질 생산과 응용 ▲서울대 김병기 교수팀의 다양한 생물 촉매반응을 가능케 하는 생촉매 개발 전략 ▲성균관대 심상준 교수팀의 환경으로부터 손쉬운 유해균 진단 등이다.
이번 특집호의 편집을 총괄한 이상엽 교수는 ‘대한민국의 생명공학-차세대 성장동력(Biotechnology in Korea - the next generation growth engine)’ 이라는 제하의 특집호 사설(editorial)에서 “휴대폰에서 HDTV, 자동차에서 유조선, 반도체칩에서 노트북 컴퓨터에 이르기까지 어느 나라를 가도 메이드인코리아를 찾는 것은 어렵지 않게 되었다. 그간 한국의 급속한 성장은 중공업과 전자정보통신 분야가 이끌어 왔다. 이제 한국은 생명공학을 차세대 국가 성장 동력으로 삼고자 한다.”고 의견을 밝혔다. 또한 우리나라의 반만년 역사 동안의 우수한 발효기술, 동의보감으로 대표되는 전통의학 등을 소개하였으며, 이제 한국의 생명공학은 바이오비전 2016으로 한 단계 더 도약을 시도한다고 기술했다. 李 교수는 “이번 특집호는 지면의 제약으로 인해 우리나라 생명공학 연구자들의 우수한 연구결과들을 많이 소개하지 못해 아쉽다. 빠른 시간 내에 우리나라 생명공학의 연구성과를 충분히 알릴 수 있는 ‘바이오텍-메이드인코리아’ 특집호 발간을 추진하겠다.”고 말했다.
2008.05.19 조회수 20646 -
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 15389