합성생명기술을 이용하여 100 입방미터의 공업발효통에서 생산된 알테미시아는 5 만 묘의 농업재배에서 얻은 생산량에 해당한다.
우리가 먹는 식량, 고기, 기름이 토지 재배와 축산업을 필요로 하지 않는다면, 하늘에 의지하여 먹는 운명과 토지 자원의 부족에서 벗어날 수 있다. 석유, 가스 등 탄소기반 에너지가 휘발유를 사용하고 각종 화학제품의 원료를 만드는 데 더 이상 필요하지 않다면, 우리는 에너지 고갈과 환경오염에 대해 더 이상 걱정하지 않을 것이다. 많은 희귀한 약물 성분이 동식물에서 더 이상 추출되지 않는다면, 우리는 종의 멸종, 과도한 포살 등 불가능해 보이는 일에 대해 걱정하지 않을 것입니다. 합성생명기술의 급속한 발전에 따라 앞으로 우리가 필요로 하는 각종 제품들은 맥주를 양조하는 것처럼 공장 작업장에서 제조될 수 있다.
최근 과학기술부는 국가합성생물기술혁신센터 건설을 비준해 우리나라 합성생물학 분야 기업과 산업의 혁신능력을 높이기 위한 강력한 지지를 제공할 예정이다.
특정 기능을 가진 "인공 생물" 을 창조하다
합성생물학은 신흥 프론티어 학제 중 하나로 2004 년 MIT 과학기술평론에 의해 미래의 세계 변화를 위한 10 대 기술 중 하나로 선정되었다. 중국과학원 천진공업생물기술연구소 부소장인 왕은 합성생물학은 공학설계 이념, 설계, 개조, 심지어 목표 있는 생물을 재편하여 특정 기능을 완성하거나 부자연스러운 기능을 부여받을 수 있는' 인공생물' 을 만드는 것이라고 말했다. DNA 이중 나선 구조와 게놈 시퀀싱의 발견에 이어' 제 3 차 생물학 혁명' 으로 인간의 생명코드를' 읽기' 에서' 쓰기' 로 바꾸는 질적 변화를 추진해 인류가 자연진화의 한계를 극복하고 인간의 자연서비스를 위해 설계할 수 있게 했다.
합성생물학은 분자수준에서 생명시스템을 재설계하고 개조하는 것이다. "왕은 이 과정이 IT 기술과 매우 비슷하다고 설명했다. 만약 한 대의 컴퓨터가 어떤 기능을 실현할 수 있다면, 많은 구성 요소를 통합해야 한다. 유전자는 다양한 기능을 가진 구성 요소와 같습니다. 우리는 합성할 대상 물질을 통합하는 유전자를 공학적으로 설계한 다음 섀시 세포에 넣는다. 재설계된 세포는 합성생물이다. 리코펜의 생합성을 예로 들면, 토마토에서 리코펜 합성에 필요한 모든 유전자를 추출한 다음, 섀시 세포인 대장균이나 양조효모에 넣어 합성생물을 얻은 다음 포도당을 원료로 사용하여 맥주를 양조하는 과정을 통해 리코펜을 생산할 수 있습니다. 이것은 토마토에서 추출한 것과 똑같다.
이 겉보기에 간단한 과정은 생물학과 화학, 공학, 계산, 생물 정보학 및 기타 분야의 교차 통합과 게놈 시퀀싱, 유전 화학 합성, 유전자 편집, 생물학적 계산 및 모델링, 단백질 구조 분석, 합리적인 설계 및 방향 진화, 합성 경로의 구축 및 조절과 같은 일련의 핵심 기술을 포함합니다.
"20 10 에서 첫 번째 세포 생명을 성공적으로 합성한 것부터 20 19 합성 기능성 맞춤형 세포기에 이르기까지 합성생물학은 끊임없이 중대한 과학적 돌파구를 마련했다." 왕은 현재 합성생물기술이 신호전도, 에너지 변환, 물질합성, 분자인식에 주로 사용된다고 말했다. 신호전도는 암과 당뇨병의 지능형 진단과 치료에 적용될 수 있으며 체내의 질병을 민감하게 감지할 수 있다. 에너지 변환은 인공 광합성에 사용될 수 있습니다. 식물의 체내에 있는 광합성용 시스템을 재설계하면 광합성에서 식물의 에너지 흡수와 전환을 증가시켜 작물의 성장주기를 단축하고 생산량을 늘릴 수 있다. 재료 합성은 합성세포 공장을 건설하여 화학품, 재료, 에너지를 실현하는 녹색 제조이다. 분자 인식은 주로 환경 검사에 사용되며, 분자 신호의 인식 능력을 향상시킴으로써 검출의 민감도를 높인다.
전통 산업 모델을 전복하다
"전통적인 화학합성은 주로 석유 가스 등 탄소기반 에너지를 원료로 한다. 생산 과정에서 대량의 이산화탄소와 독성 유해 물질이 생성될 수 있다. 합성 생명기술을 이용하여 우리는 효모 세균 등만 있으면 된다. 섀시' 와 옥수수 전분에서 온 포도당을 원료로 하기 때문에 우리가 필요로 하는 각종 물질을 합성할 수 있다. "왕은 더욱 소개하고, 짚과 같은 식물 섬유를 원료로 사용할 수 있으며, 심지어 식물 광합성용 합성물질을 이용하는 단계도 연구하고 있다. 이산화탄소를 원료로 직접 이용하여 각종 생합성을 완성할 수 있다.
따라서 합성생명기술의 응용은 산업, 농업, 식품, 의약 분야의 전통 산업 모델을 뒤엎고, 사회와 경제 문제에 대한 해결책을 제공하고, 가치 사슬의 하이엔드에서 새로운 경제 성장점을 창출했다. " 왕은 "현재 합성생물기술이 실용화와 산업화로 빠르게 발전하고 있다" 고 말했다.
농산물 방면에서 미생물 세포를 세포 공장으로 이용하여 우리나라는 인삼사포닌, 리코펜, 등잔화소, 천마소 등 다양한 천연물의 인공합성을 실현하여 새로운 제조 모델을 형성하여 토지와 오염에 대한 의존도를 줄였다. 아마소를 예로 들자면 생합성 비용은 식물이 추출한 1/200, 화학합성한 1/2- 1/3 으로 생산성을 크게 높여 화학합성을 완전히 대체할 수 있다. 왕은 이렇게 말합니다. "그리고, 해발 4000 미터가 넘는 홍경에서 자라야 추출할 수 있는, 홍경중의 주성분인 홍경리딘도 있다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 지혜명언) 생합성을 통해 공장에서 생산할 수 있다. "
석화제품 방면에서 중국은 숙신산, 알라닌, 사과산 등 화학품 합성의 생물제조 노선을 만들어 석유, 가스 등 전통자원에 대한 의존과 오염이 높은 전통화학공예를 전복시켰다. "알라닌을 예로 들자면, 우리나라는 세계 최초로 만톤급 L- 알라닌 생합성 노선을 건설했다. 화학합성노선에 비해 생산비용이 50%, 폐수 배출량과 에너지 소비량이 각각 90%, 40% 감소했다. " 왕 은 대답했다.
화공 원료 방면에서 히드 록시 프롤린, 이노시톨, 레보도파, 비타민 B 12 의 녹색 신공예를 실현하였다. 이노시올을 예로 들면 합성생물법은 전통공예에 비해 고인폐수 배출량이 90% 이상 줄고 비용은 50% 이상 낮아진다.
전통 산업 개조에서 생물방직, 생물종이, 생물탈검 등 녹색생물공예의 응용은 이산화탄소 배출을 줄이고 오수 배출을 줄이며 전통산업이 자원과 환경에서 벗어나는 제약을 촉진시켰다.
급속한 발전, 그러나 병목 현상을 시급히 돌파해야 한다
국제 합성생물학 연구가 급속히 발전했음에도 불구하고 합성생물학의 밑바닥 기술, 생물체계 구축, 실용기술은 혁명적인 변화를 겪었지만 합성생물기술은 산업화, 비용 절감, 전통적인 생산모델과의 경쟁력 향상이 중요하다. "예를 들어, 미국 합성 생물학자들은 항말라리아 알테미시아를 생산할 수 있는 인공 효모 세포를 설계하고 구축했습니다. 그 기술능력은 100 입방미터의 공업발효기 생산을 실현할 수 있으며, 5 만 묘의 농업재배 생산에 해당하며, 항말라리아제 비용을 90% 낮추는 것은 합성생명기술의 큰 응용 모델이다. 왕 은 대답했다.
"중국은 합성생물학 분야에서 시작이 좀 늦었지만 진보가 빠르다. 현재 우리나라 합성생물학 연구는 기초과학논문 발표량과 기술특허 출원 수 방면에서 이미 세계 2 위에 올랐다. " 왕은 얼마 전 합성생물학 분야의 두 가지 주요 행사인' 2019 대사공학 국제회의' 와' 제 10 회 중국 공업생물기술 발전 최고봉 포럼 및 제 4 회 생물산업 투자대회' 가 천진에서 열렸다고 밝혔다. 회의에서 대사공학 창업자 중 한 명인 옌스 넬슨은 중국이 글로벌 대사공학 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다고 밝혔다. 동시에' 중국 공업생명기술 20 19' 백서를 발표해 최근 몇 년간 우리나라 공업생명기술의 기초연구, 응용연구, 기술전환, 산업발전 등의 방면의 진전과 성과를 전면적으로 요약했다.
"그러나 미국에 비해 우리나라는 기초이론, 핵심체계, 산업기술 등에 큰 차이가 있다." 왕은 "인공생명" 과 아르테 미시 닌 합성과 같은 중대한 돌파구는 없다 "고 말했다. 합성생물설계가 창조한 기술방법론이 미비하고, 구성 요소 표준화와 공통성에 차이가 있어 핵심 기술과 핵심 장비에 대한 의존도가 높아지고 있습니다. 기초 연구에서 응용 기술 혁신에 이르기까지 수요 인상과 핵심 과학 문제, 합성 바이오테크놀로지의 전복적 혁신과 엔지니어링 응용을 촉진하여 바이오산업 발전을 지지해야 한다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
현재, 자율 세포 공장에서 만든 메커니즘과 분자 기초 방면에서 DNA 합성, 바이오성분 표준화, 유전자 편집 시스템, 합성생물 이성 설계 등 밑바닥 핵심 기술 건설 방면에서 고도의 정량화, 자동화 시스템 기술 플랫폼 구축은 여전히 부족하고, 기술 병목 현상을 돌파하고, 국제 경쟁 고지를 점령해야 한다.
발효기 발효 아르테 미시 닌에 대해 더 자세히 알고 싶다면, 딥 스페이스 과학 기술 정보 칼럼을 계속 지켜봐주십시오. 딥 스페이스 사이드 쇼는 더 많은 기술 정보를 지속적으로 업데이트 할 것입니다. 왕의 마음 2 클릭 시놀이.