합성생물학 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 합성생물학 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 둘러보기로 가기 검색하러 가기 이 문서는 영어 위키백과의 Synthetic biology 문서를 번역하여 문서의 내용을 확장할 필요가 있습니다. 신뢰성 있고 확인할 수 있는 출처가 제시되도록 번역하여 주십시오. 번역을 완료한 후에는 { { 번역된 문서 } } 틀을 토론창에 표기하여 저작자를 표시하여 주십시오. 문맥상 이해를 돕기 위해 관련 문서를 같이 번역해주시는 것이 좋습니다. 번역을 확장할 필요가 있는 다른 문서를 보고 싶으시다면 분류 : 번역 확장 필요 문서를 참고해주세요. 합성생물학 ( Synthetic Biology ) 혹은 합성생명학은 생명과학 ( Life Science ) 적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 학문으로 자연 세계에 존재하지 않는 생물 구성요소와 시스템을 설계. 제작하거나 자연 세계에 존재하는 생물 시스템을 재설계. 제작하는 두 가지 분야를 포괄한다. 즉, 합성의 의미는 1 ) 합성세포 또는 새로운 바이오시스템을 제작하기 위한 유전자 ( Gene ) 합성과 2 ) 세포로 부터 고성능의 생물학적 물질을 고효율로 합성하는 것을
또는 인공생명체 설계 및 합성기술로 발전할 전망이다. 에너지 개발을 위한 슈퍼효소, 미생물을 이용한 초고감도 센서, 세포기능을 지시하는 유전자 논리회로 등 다양한 연구 분야에서 급속한 진전이 기대되고 있다. 특히 최근 들어서는 지구온난화와 화석자원의 고갈로 기존 산업체계에서 석유가 담당하던 역할을 재생 가능한 자원인 바이오매스로 대체하는 바이오 에너지 및 바이오 정제에 대한 관심이 높아지면서 합성생물학에 대한 관심도 더욱 높아지고 있다. 온난화 문제를 합성생물학이 완화시킬 수 있는지를 미국의 에너지국과 환경청은 모색 중이다. [ 7 ] 생물정제 [ 편집 ] 생물정제 ( Refinery ) 는 여러 물질들이 섞여있는 것으로부터 순수한 물질을 추출하거나 다양한 용도로 물질을 만들어 내는 정유사의 석유정제와 유사한 방법으로 바이오매스 ( Biomass ) 를 처리하는 개념이다. 정유사는 대략 1000가지 이상의 화합물들이 혼재되어 있는 석유에서 여러 가지 중요한 석유 화학 제품을 만들기 위한 순수한 원료들을 추출하고 이런 과정에서 휘발유, 등유, 디젤 등의 연료가 생산된다. 이 공정을 모방해서 바이오메스를 활용 가능한 화학물질을 정제하고 이 과정에서 에너지자원을 얻는 전환개념이 바로
의 접근이 대표사례이다. 특히 미국 스탠퍼드대 드루 엔디 ( Drew Endy ) 의 연구는 유전자의 대량을 가능하게 만든 토대를 마련했다. 엔디는 생명체를 DNA라는 정보를 지닌 유전자 회로로 구성된 하나의 컴퓨터 또는 기계라고 파악한다. 이 생명정보인 DNA를 컴퓨터에서 조작해 가상 생명체를 만들고, 그 결과를 실제 생명체에 적용함으로써 다양한 응용가능성을 제시하였다. 엔디는 유전체를 변형하는 전체 과정을 DNA, 부품 ( Parts ), 설비 ( Device ), 시스템 ( Systems ) 등 4단계로 구분해 개념적 위계를 제시했다. 여기서 DNA는 유전물질, 부품은 DNA결합단백질 같이 기본적인 생물학적 기능을 수행하는 장치, 설비는 인간이 요구하는 기능을 수행하도록 부품들이 다양하게 조합된 장치, 그리고 시스템은 다양한 설비의 조합물을 의미한다. 엔디는 설비와 시스템 수준에서 스위치를 비롯한 작동환경을 구현해 자체적으로 하나의 독립 기능을 수행하는 표준부품을 만들어내고 이를 바이오브릭 ( Biobricks ) 이라고 칭했다. 엔디가 설립한 바이오브릭재단 ( BioBricks Foundation ) 의 홈페이지에는 1500개 이상의 바이오브릭이 등록돼 있으며 누구
##우 교수는 크레이그 벤터의 인공세포를 합성한 연구 결과에 대해 인류가 생명에 관해 배울 수 있는 전례없는 기회를 얻게 되었다고 말한다. 게놈 정보를 완벽히 통제할 수 있다면 게놈이 어떻게 작동하는지 탐구하는 좋은 기회가 된다는 것이다. 인공게놈은 무생물에서 생명체가 만들어지는 날을 앞당길 것이라고 말한다. 그것은 생명이란 무엇인가, 생명은 왜 중요한가, 미래에 인간의 역할은 무엇인가에 관한 오래된 물음을 다시 활성화할 것이라고 덧붙인다. 논쟁적이고 풀기 어렵지만 이런 물음을 풀어보려는 노력을 통해 사회는 이득을 얻을 것이라고 말한다. 생기론의 종언인가 [ 편집 ] 인류는 생명현상의 발현은 물질과 근본적으로 다른 힘에 의해 지배되고 있다는 관념에 오래전부터 사로잡혀 있었다. 아리스토텔레스는 이것을 영혼설 ( 說 ) 로 철학적 형식을 부여하였고 질료 ( ) 로부터 형상 ( 形 相 ) 을 실현시키는 원리를 엔텔레케이아라 하고, 생물에서는 그것은 식물적 · 동물적 · 인간적인 3종의 영혼이라고 하였다. 이런 관념은 역사의 흐름과 함께 많은 학자들에 의해 다양한 형태로 표현되었지만 17세기 이후, 기계
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공개하고 있고 합성생물학의 유용성을 대중에 알리고 유전자의 표준화를 지속하기 위해 2003년부터 매년 International Genetically Engineered Machine competition ( iGEM ) 을 열고 있다. 합성생물학은 전 세계적으로 급격히 성장하고 있고 학술적. 상업적 가치가 매우 중요하게 여겨진다. 합성생명학과 비슷한 분야로 생정공학 ( Biomatics ) 이 있는데, 생정공학은 생명현상을 정보처리 현상으로 이해하고 그 모든 기초 원칙을 수학적으로 설명할 수 있다고 가정한다. 그에 비해 합성생물학은 화학과 생명과학의 응용 분야로 그 원칙의 이해보다는 생명체를 합성하여 다양한 분야에 응용하는 것을 우선으로 한다. 또한 합성생물학은 유전자를 조작하여 인간에게 이로운 산물을 얻어내는 대사공학 ( Metabolic Engineering ) 그리고 유전공학 ( Genetic Engineering ) 과도 유사하다. 그러나 합성생물학은 공학적 접근을 통해 생물 시스템을 분석하고 설계하기 때문에 기존의 DNA, 세포, 개체 등을 수정 및 변경하는 유전공학과는 조금 차이가 있다. 공학적으로 설계한 합성세포가 때로는 제대로 작동하지 않을 경우도 있는데, 이때는 바이오시스템 전반에 대한 재검토가 이루어져야
##명에 대해 공개조사를 실시한 바 있다. 이는 대중과의 소통을 통해 합성생물학의 미래가능성과 안전성, 그리고 위험성을 알리고 정책을 수립하려는 시도가 있다. 미국의 NRC ( National Research Council ), NSABB ( National Science Advisory Board ) 등에서도 규제방안 마련 대한 시도를 하고 있다. 아직은 국가 차원의 합성생물학 연구관련 규제 법률이 미비한 것이 사실이지만, 다행히 합성생물학의 잠재적 위험요소를 알고 있는 일부 과학자들이 자율규제 ( selfregulation ) 를 강조하고 있다. 대표적인 예로 유전자 합성과정에서 합성하고자 하는 유전자뿐만 아니라 합성의뢰자들에 대한 리스트를 만들어 관리하고 있다. [ 1 ] 실험실에서 실수로 합성세포가 유출되는 일이 일어날 가능성을 방지하기 위하여 JCVI연구팀은 합성게놈에 특정한 염기서열로 표지 ( Watermark ) 를 넣어 이런상황이 발생했을 때 박테리아가 유출 됐는지 여부를 즉각 확인이 가능하다. 2008년 12월 생물 무기 금지협약 당사국 회의에서 합성생물학 기술의 오용가능성에 대한 우려가 본격적으로 제기되었다. 국제기구나 국제협약차원에서 합성생물
] 생물 방어와 관련된 바이오센서들이 관심을 받고 있고, 이는 여러 방면으로 활용이 가능하다. 합성생물학의 가능성을 보이기 위한 하나의 시도로 TNT 감지 바이오센서를 설계한 예를 든다. 센서를 만들 때 여러 생물학적 부품을 이용하여 조합해서 유전적인 회로를 만든다. 이 회로를 세포에 넣어 주는 데 미생물의 TNT농도가 높으면 빨간색, 중간일 때는 노란색, 농도가 낮을 때는 녹색을 띄게 하는 세가지 미생물을 만들고 이를 이용하여 TNT 주변에 나타나는 색을 확인한다. 이러한 방법으로 지뢰가 위치하는 부분을 정확히 눈으로 확인할 수 있다. [ 8 ] 중금속을 감지하는 유전자 회로를 가지는 미생물 센서와 미세유체공학을 접목한 융합연구를 통해서 납이나 같은 유해한 중금속 특이적인 고감도 센서를 개발한 사례도 있다. [ 9 ] 논란 [ 편집 ] 위험성 [ 편집 ] 위험에 대한 논의는 크게 ( 1 ) 생물안전성 및 ( 2 ) 생물안보, ( 3 ) 생명윤리의 영역으로 구분된다. [ 10 ] 생물안전성 [ 편집 ] 생물안전성은 위험물질이 비의도적으로 또는 환경방출용으로 외부에 노출되었을 때 인간과 생태계에 미치는 영향에 관한 내용이다
1665년 영국의 자연 철학자 로버트 ( Robert Hooke ) ( 1635 ~ 1703 ) 이 발명한 현미경으로 여러 광물과 동. 식물을 관찰하던 중 코르크에서 세포를 발견 1889년 스위스의 화학자 요한 미셔 ( Johann Mischer ) ( 1844 ~ 1895 ) 가 세포핵에서 DNA를 발견 1944년 캐나다의 의사이자 유전학자 오즈월드 에이버리 ( Oswald Avery ) ( 1877 ~ 1955 ) 와 동료 과학자들이 DNA가 유전 물질임을 실험적으로 증명 1953년 제임스 듀이 왓슨 ( James Dewey Watson ) ( 1928 ~ ) 과 프랜시스 크릭 ( Francis Crick ) ( 1916 ~ 2004 ) 은 DNA의 이중나선 모델을 규명하여 유전 정보의 저장과 전달하는 방식을 설명 1970년대 DNA의 특정한 염기서열만 잘라내는 제한효소와 잘라진 DNA 조각을 다시 붙여주는 연결 효소 ( Ligase ) 가 발견되어 이를 이용한 유전자 재조합 기술이 발명 1975년 프레더릭 생어 ( Frederick Sanger ) ( 1918 ~ ) ) 에 의해 DNA 염기서열을 하루에 수백 염기쌍씩 읽어낼 수 있는 기술이 개발 1978년 스지발스키 ( Szybalski ) 와 스칼카 ( Skalka ) 가 합성된 DNA 분자를 기존의 유전자 배열 속에 끼워 넣
##회에서 죽으면 바나나 향이 나는 세균과 오염물질의 냄새를 맡아 경보시스템을 작동시키는 박테리아 등 합성한 유전자를 사용한 새로운 미생물들을 선보인다. 2004년 같은 곳에서 국제학술대회'합성생물학 1. 0 ( Synthetic Biology 1. 0 )'이 개최된다. [ 3 ] 그 이후 동년 8월 미국 UC버클리에'합성생물학과'가 설치되었으며, 2006년에 미국 UC 버클리에서'합성생물학 2. 0 ( Synthetic Biology 2. 0 ) ', 2007년에 스위스 취리히에서'합성생물학 3. 0 ( Synthetic Biology 3. 0 ) ', 그리고 2008년'합성생물학 4. 0 ( Synthetic Biology 4. 0 ) 이 홍콩에서 개최되었고, 2011년에는 미국 스탠포드 대학에서 5번째 회의를 가질 예정이다. 2007년 9월 하버드 의대 연구자들은 이런 유전공학 기술을 통해 성공적으로 효모세포에서 DNA를 기초로 한 기억 회로 ( memory loop ) 를 합성, 학술지'Genes and Development'9월 15일자 온라인 판에 발표한다. 2010년 5월, 크레이그 벤터 ( J. Craig V
합성생물학(Synthetic Biology), 또는 합성생명학은 생명과학(Life Science)적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 학문으로 자연 세계에 존재하지 않는 생물 구성요소와 시스템을 설계.제작하거나 자연 세계에 존재하는 생물 시스템을 재설계.제작하는 두 가지 분야를 포괄한다. 즉, 합성의 의미는 1) 합성세포 또는 새로운 바이오시스템을 제작하기 위한 유전자 (Gene) 합성과 2) 세포로부터 고성능의 생물학적 물질을 고효율로 합성하는 것을 모두 포함한다. 이를 위해 여러 공학기술에서 적용하는 부품화, 표준화, 모듈화라는 공학적 개념을 생물학에 도입한 것이 합성생물학이다. 이에 따라 생물학적 지식 뿐 아니라 기계, 전기, 전자 및 컴퓨터 프로그램의 논리적 사고가 요구된다. 유사 분야로 생정공학(Biomatics)과 유전공학(Genetic Engineering), 시스템 생물학(System Biology), 생물정보학(Bioinformatics) 등이 있다. 유전자의 표준화는 다량의 유전자를 사용하는 합성생물학에서 필수과정이다. 유전자의 표준화란 특정 유전체의 특정 종으로 이식가능성과 이식했을 때의 성능을 미리 검증하여 정보체계를 구축하는 것으로 다른 종에서 유래한 유전자를 이식하기 위해 매번 시험할 필요가 없어 시간과 비용을 굉장히 단축한다. MIT에서는 Part Registry라는 부품 저장소를 만들어 인터넷에 공개하고 있고 합성생물학의 유용성을 대중에 알리고 유전자의 표준화를 지속하기 위해 2003년부터 매년 International Genetically Engineered Machine competition (iGEM)을 열고 있다. 합성생물학은 전 세계적으로 급격히 성장하고 있고 학술적.상업적 가치가 매우 중요하게 여겨진다. 현재는 MIT가 아닌 iGEM Foundation으로 주관 기관이 변경되었다. 합성생명학과 비슷한 분야로 생정공학(Biomatics)이 있는데, 생정공학은 생명현상을 정보처리 현상으로 이해하고 그 모든 기초 원칙을 수학적으로 설명할 수 있다고 가정한다. 그에 비해 합성생물학은 화학과 생명과학의 응용 분야로 그 원칙의 이해를 우선으로 한다. 또한 합성생물학은 유전자를 조작하여 인간에게 이로운 산물을 얻어내는 대사공학(Metabolic Engineering) 그리고 유전공학(Genetic Engineering)과도 유사하다. 그러나 합성생물학은 공학적 접근을 통해 생물 시스템을 분석하고 설계하기 때문에 기존의 DNA, 세포, 개체 등을 수정 및 변경하는 유전공학과는 조금 차이가 있다. 공학적으로 설계한 합성세포가 때로는 제대로 작동하지 않을 경우도 있는데, 이때는 바이오시스템 전반에 대한 재검토가 이루어져야 한다. 합성생물학적 설계와 시스템생물학적 튜닝이 필요하므로, 두 가지 요소를 합한 시스템합성생물학적 접근이 필요하다.