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Open Access@KRIBB

한국과학기술원 공학생물학대학원

이승구 교수

Biofoundry Infrastructure

Microbial Community Control

Synthetic Biology

Open Access@KRIBB

공학생물학대학원 이승구

본 연구실은 합성생물학, 미생물공학, 효소공학, 대사공학 등 첨단 생명공학 분야를 융합하여 미래 바이오산업을 선도하는 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다. 합성생물학의 설계-제작-검증-학습(Design-Build-Test-Learn) 사이클을 자동화·표준화하는 바이오파운드리 플랫폼을 구축하여, 대규모 유전자 회로 설계, 고효율 미생물 균주 개발, 신속한 대사경로 최적화 등 다양한 연구를 진행하고 있습니다. 연구실은 미생물 및 효소공학을 기반으로 한 대사공학 기술을 활용하여, 바이오화학소재, 친환경 에너지, 의약품, 산업용 효소 등 고부가가치 바이오제품을 개발하고 있습니다. CRISPR/Cas 시스템, 유전자 교정, 유전자 회로 설계, 단백질공학 등 최신 생명공학 기술을 접목하여, 미생물의 생산성 및 효율성을 극대화하고 있습니다. 또한, 신규 효소 및 생촉매의 스크리닝, 분자진화, 유전체 셔플링 등 혁신적인 기술을 통해 산업적으로 유용한 효소와 미생물 균주를 신속하게 개발하고 있습니다. 유전자 및 단백질 공학 기반의 바이오센서와 진단기술 개발도 연구의 중요한 축을 이루고 있습니다. 유전자 발현조절, 유전자 스위치, CRISPR 기반 진단, 단백질 구조 및 기능 분석 등 첨단 기술을 융합하여, 환경 및 생체 신호를 정밀하게 감지할 수 있는 차세대 바이오센서 플랫폼을 구축하고 있습니다. 이러한 기술은 환경 모니터링, 질병 조기진단, 식품 및 의약품 안전성 평가 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 연구실은 국내외 바이오파운드리 네트워크와의 협력을 통해 글로벌 표준화 및 상호운용성 확보에도 앞장서고 있습니다. 또한, 자동화된 고속 스크리닝 시스템과 인공지능 기반 데이터 분석을 접목하여, 연구 효율성과 신뢰성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 신약 개발, 바이오소재 생산, 친환경 에너지, 바이오센서 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있으며, 미래 바이오산업의 패러다임을 선도하는 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 본 연구실은 지속가능한 바이오경제 실현을 목표로, 합성생물학 기반의 자동화된 바이오제조 혁신기술 개발, 미생물 및 효소공학을 통한 친환경 바이오소재 생산, 유전자 및 단백질 공학 기반의 혁신적 바이오센서 개발 등 다양한 연구를 통해 미래 사회의 다양한 문제 해결과 산업 발전에 기여하고 있습니다.

Biofoundry Infrastructure
Microbial Community Control
Synthetic Biology
합성생물학 및 바이오파운드리 기술
합성생물학은 생명체의 유전적, 대사적 기능을 인위적으로 설계하고 조작하여 새로운 생명 시스템이나 기능을 창출하는 첨단 융합 학문입니다. 본 연구실은 합성생물학의 핵심 원리와 기술을 바탕으로, 미생물 및 효소 시스템의 설계, 제작, 검증, 최적화에 이르는 전 과정을 자동화하고 표준화하는 바이오파운드리 플랫폼을 구축하고 있습니다. 이를 통해 대규모 유전자 회로 설계, 고효율 대사경로 조작, 신속한 미생물 균주 개발 등 다양한 생명공학 응용 분야에서 혁신적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 바이오파운드리 기술은 실험 자동화, 데이터 기반 설계, 로봇 공정, 고속 유전자 스크리닝 등 첨단 공정 기술을 통합하여, 기존의 수작업 중심 생명공학 연구를 대규모, 고효율, 반복 가능한 산업형 연구로 전환시키고 있습니다. 본 연구실은 국내외 바이오파운드리 네트워크와 협력하여, 글로벌 표준화 및 상호운용성 확보에도 앞장서고 있습니다. 이러한 연구는 신약 개발, 바이오소재 생산, 친환경 에너지, 바이오센서 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있으며, 미래 바이오산업의 패러다임을 선도하는 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 또한, 합성생물학 기반의 자동화된 바이오제조 혁신기술 개발을 통해 지속가능한 바이오경제 실현에 기여하고 있습니다.
미생물 및 효소공학을 통한 대사공학과 바이오소재 개발
본 연구실은 미생물 및 효소공학을 기반으로 한 대사공학 기술을 활용하여, 고부가가치 바이오화학소재, 친환경 에너지, 의약품, 산업용 효소 등 다양한 바이오제품을 개발하고 있습니다. 미생물의 유전체 및 대사경로를 정밀하게 설계·조작함으로써, 기존의 화학적 합성법을 대체할 수 있는 친환경적이고 경제적인 생산 시스템을 구축하는 것이 주요 목표입니다. 특히, CRISPR/Cas 시스템, 유전자 교정, 유전자 회로 설계, 대사경로 최적화, 단백질공학 등 최신 생명공학 기술을 접목하여, 미생물의 생산성 및 효율성을 극대화하고 있습니다. 또한, 신규 효소 및 생촉매의 스크리닝, 분자진화, 유전체 셔플링 등 혁신적인 기술을 통해 산업적으로 유용한 효소와 미생물 균주를 신속하게 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 바이오플라스틱, 바이오연료, 천연물 기반 신약, 기능성 식품소재, 환경정화 등 다양한 분야에 실질적으로 응용되고 있습니다. 더불어, 미세조류, 효모 등 다양한 미생물 자원을 활용한 세포공장 개발과 바이오소재의 생리활성 및 가치분석 연구도 활발히 진행 중입니다.
유전자 및 단백질 공학 기반의 혁신적 바이오센서와 진단기술 개발
연구실은 유전자 및 단백질 공학 기술을 바탕으로, 다양한 환경 및 생체 신호를 정밀하게 감지할 수 있는 차세대 바이오센서와 진단기술을 개발하고 있습니다. 유전자 발현조절, 유전자 스위치, CRISPR 기반 진단, 단백질 구조 및 기능 분석 등 첨단 기술을 융합하여, 고감도·고특이성 바이오센서 플랫폼을 구축하고 있습니다. 특히, 미생물 및 세포 기반 바이오센서, 인공 효소, 펩타이드 공학, 나노바이오기술 등을 활용하여, 환경오염물질, 질병 바이오마커, 식품 안전성, 산업용 화학물질 등 다양한 타깃에 대한 신속하고 정확한 검출이 가능하도록 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 자동화된 고속 스크리닝 시스템과 인공지능 기반 데이터 분석을 접목하여, 바이오센서 개발의 효율성과 신뢰성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 환경 모니터링, 질병 조기진단, 식품 및 의약품 안전성 평가, 산업 공정 관리 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 미래 바이오헬스 및 환경산업의 혁신을 이끌 핵심 원천기술로 주목받고 있습니다.
1
Engineering probiotic Escherichia coli for inflammation-responsive indoleacetic acid production using RiboJ-enhanced genetic circuits
Seung Gyun Woo, Seong Keun Kim, Seung Goo Lee, Dae Hee Lee
Journal of Biological Engineering, 2025
2
RiboJ-Assisted Non-Repeated sgRNA arrays for enhanced CRISPR multiplex genome engineering in Escherichia coli
Seung Gyun Woo, Seong Keun Kim, Tae Hyun Kim, Subeen Kim, Youshin Kim, Seung Goo Lee, Dae Hee Lee
Chemical Engineering Journal, 2025
3
Modular and signal-responsive transcriptional regulation using CRISPRi-aided genetic switches in Escherichia coli
Seong Keun Kim, Seung Gyun Woo, Jun Hong Park, Seung Goo Lee, Dae Hee Lee
Journal of Biological Engineering, 2025
1
특정이자 활용 사업(합성생물학연구소) = 특정이자(합성생물학연구소)
2024년 03월 ~ 2024년 12월
2
한-북미 바이오파운드리 협력 글로벌 공동연구센터 구축
2024년 10월 ~ 2025년 03월
3
1,3-프로판디올 생산 미생물 대사공학기술 및 실용화 기술 개발
2021년 09월 ~ 2022년 08월