인공생명(합성생물학)의 현황과 문제점에 대해 조사해보시오.



- 목 차 -

I. 서 론

II. 본 론
1. 인공생명(합성생물학)
2. 인공생명(합성생물학)의 현황
3. 인공생명(합성생물학)의 문제점

III. 결 론

참고문헌


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I. 서 론

인공지능과 합성생물학(Synthetic Biology)이라는 두 기술의 근본적인 공통점이라면 자연적인 기능이나 실체(예를 들어 인지 기능 또는 살아있는 세포)를 인공적인 방법(계산 알고리즘 또는 생체공학적 기법)으로 구현한다는 데 있을 것이다. 바이오 산업의 판도를 바꾸는 요인으로 합성생물학이 주목받고 있다. 질병과 감염병 진단, 신약 개발, 개인 맞춤 치료 등 의료 분야는 특히 코로나19 유행 시기에 합성생물학 기반 기술을 빠르게 활용하고 있다. 공학적 접근법을 사용하여, 합성 생물학은 생물학적 시스템을 설계, 재설계 또는 제조하는 기술이다. 유전자, 단백질, 세포 등 생명체의 기본 구성요소를 인위적으로 합성하거나 자연계에 없는 새로운 생명체를 만들어내는 것을 목표로 한다. 지금까지 알려진 생물의 정보와 구성요소를 바탕으로 기존 생물을 모방하고 변형시키거나, 존재하지 않던 생물의 구성요소와 시스템을 인위적으로 설계하고 구축하는 기술이다.
합성생물학은 바이오 폴리머의 조합을 연구 수단으로 사용하는 연구 개발 분야이다. 합성생물학의 접근법은 크게 하향식과 상향식으로 나뉜다. 전자는 주로 유전체 편집기술로 세포를 재설계하는 것이고, 후자는 현재 생활 수준을 넘어서는 연구분야이거나 세포를 구성하는 생체분자와 이를 변형한 분자를 이용해 세포의 기능과 특성을 일부 갖춘 인공분자시스템(인공세포)이다.
이 레포트는 인공생명(합성생물학)의 현황과 문제점에 대해 조사하였다.


II. 본 론

1. 인공생명(합성생물학)

합성생물학(Synthetic Biology)은 세포를 변형시켜 우리가 원하는 물질을 만드는 기술이다. 동물이나 식물, 세균의 신진대사에 관여하는 유전자를 바꿔 세상에 없던 세포공장을 만드는 것이다. 생명공학 발전과 함께 다양한 산업에서 혁신을 주도하고 있으며 의료, 농업, 에너지 등 다양한 분야에서 막대한 영향력을 행사하고 있다. 합성생물학이 다양한 용도로 확대되고 있는 가운데 합성생물학 기술은 세균, 효모 등 미생물 생산이 가능한 단계까지 발전한 것으로 알려졌다.
인공지능(AI)은 합성생물학 연구를 혁신하는 데 핵심적인 역할을 하고 있다. 인공지능은 수학적으로 구조화된 알고리즘을 기반으로 기계를 통해 인간이나 다른 유기체에 존재하는 지능을 모방하고 구현하려 한다. AI는 대량의 생물학적 데이터를 분석하고 예측 모델을 생성하며 실험 설계 프로세스를 자동화하는 데 사용된다. 이를 통해 연구 시간 단축, 비용 절감, 정확도 향상 등이 가능하다.
AI는 유전자 염기서열 데이터를 학습해 특정 기능을 수행할 수 있는 최적의 유전자 설계를 지원한다. 이 과정을 통해 연구자의 시행착오를 줄이고 설계 효율을 극대화한다. AI 기반 도구(예: AlphaFold)는 단백질의 3차원 구조를 예측하여 신약 개발 및 단백질 공학에 중요한 정보를 제공한다. AI는 생물학적 시스템의 동작을 시뮬레이션하고 특정 조건에서의 반응을 예측하며 최적의 실험 조건을 제안할 수 있다. 로봇과 AI가 결합된 실험 플랫폼은 실험 과정을 자동화해 실험 반복성을 높이고 인간의 실수를 최소화한다.

2. 인공생명(합성생물학)의 현황

1) 합성생물학의 발전
합성생물학은 2000년대 초반 생명공학 기술의 발전과 함께 본격적으로 주목받기 시작했다. 2010년, 크레이그 벤터 연구팀이 최초의 합성 게놈을 제작한 "미코플라스마 미코이데스(Mycoplasma mycoides) JCVI-syn1.0" 프로젝트는 이 분야의 중요한 이정표로 꼽힌다. 이후 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술과 같은 혁신적인 도구가 개발되면서 합성생물학의 응용 가능성은 더욱 확대되었다.
첨단 기술을 적용해 사람의 세포와 유사한 인공 세포를 만들기 시작했다. 2018년 11월, 미국 캘리포니아대학의 생화학자 닐 드바라(Neal Devaraj) 교수 연구팀이 UCSD 연구진과 공동으로 사람의 진핵세포를 대신할 수 있는 합성 진핵세포(synthetic eukaryotic cell)를 만들고 있다고 사이언스지를 통해 보도했다.
진핵세포(eukaryotic cell)란 세포 내에 진정한 의미의 핵을 가지고 있는 세포를 말한다. 원핵생물을 제외한 원생생물계, 동물계, 식물계, 균계 등의 모든 생물들은 이 진핵세포를 가지고 있다. 이 진핵세포는 지질막(lipid membrane)으로 구성된 핵막으로 둘러싸여 있다. 연구팀은 지질막 대신 플라스틱인 아크릴산염 중합체(polymerized acrylate)를 원료로 살아 있는 세포와 유사한 핵막을 만들어내는데 성공했다.


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