Laboratory of animal genetic engineering(AGE)
농업생명과학대학 한재용
동물유전공학연구실(AGE)은 조류를 중심으로 한 동물 생명공학 분야에서 세계적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 조류의 원시생식세포(PGCs)를 기반으로 한 유전자 편집, 생식선 키메라, 맞춤형 유전자 변형 동물 모델 개발 등 첨단 생명공학 기술을 집중적으로 연구하고 있습니다. 특히, 닭, 메추리, 참새 등 다양한 조류 종에서 PGC의 체외 배양, 유전자 도입, 이식 및 키메라 생산 기술을 확립하여, 유전자 기능 연구와 산업적 응용 모두에서 탁월한 성과를 내고 있습니다.
본 연구실은 크리스퍼(CRISPR/Cas9), TALEN 등 최신 유전자 편집 기술을 조류 PGC에 적용하여, 질병 저항성, 경제적 형질 개선, 희귀종 복원, 바이오리액터 개발 등 다양한 목적의 유전자 변형 조류를 효율적으로 생산하고 있습니다. 또한, PGC의 동결보존, 체외 배양 조건 최적화, 생식선 이식 및 키메라 생산 효율 향상 등 실용화 기반 기술도 함께 발전시켜, 조류 유전자원의 보존과 산업적 활용에 크게 기여하고 있습니다.
조류 바이오리액터 연구 역시 본 연구실의 핵심 분야입니다. 닭 난관 및 난백을 이용한 인간 치료용 단백질, 항체, 호르몬 등 고부가가치 재조합 단백질 생산 플랫폼을 구축하였으며, 유전자 편집을 통한 맞춤형 단백질 생산, 품질 평가, 치료 효과 검증 등 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 시스템은 기존 포유류 기반 생산 방식에 비해 비용 효율성과 생산성을 크게 향상시켜, 차세대 바이오의약품 산업의 혁신을 이끌고 있습니다.
이외에도 본 연구실은 조류 생식세포의 발달, 후성유전학적 조절, 유전체 안정성, 신호전달 네트워크 등 기초 생명과학 연구에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 다양한 국제 공동연구, 특허 및 기술이전, 산업체 협력 등을 통해 연구 성과의 실용화와 사회적 파급효과를 극대화하고 있습니다.
AGE 연구실은 앞으로도 조류 유전자 편집 및 바이오리액터 기술을 기반으로, 동물 생명공학의 새로운 패러다임을 제시하고, 미래 농축산업 및 바이오의약품 산업의 발전에 핵심적인 역할을 수행할 것입니다.
Primordial Germ Cells
Single-Cell Transcriptomics
Single-cell Transcriptomics
조류 원시생식세포 기반 유전자 편집 및 생식선 키메라 기술
본 연구실은 조류의 원시생식세포(Primordial Germ Cells, PGCs)를 이용한 유전자 편집 및 생식선 키메라 기술 개발에 집중하고 있습니다. 조류 PGC는 장기간 체외 배양이 가능하며, 유전적 특성을 유지하면서 다양한 유전자 조작이 가능한 독특한 세포입니다. 이를 활용해 유전자 표적화, 크리스퍼(CRISPR/Cas9) 시스템, TALEN 등 첨단 유전자 편집 기술을 적용하여 조류의 특정 유전자 기능을 규명하고, 질병 저항성, 경제적 형질 개선, 희귀종 복원 등 다양한 목적의 맞춤형 조류 모델을 개발하고 있습니다.
특히, 본 연구실은 닭, 메추리, 참새 등 다양한 조류 종에서 PGC를 분리·배양하고, 이식 기술을 통해 생식선 키메라와 유전자 변형 동물을 효율적으로 생산하는 시스템을 구축하였습니다. 이를 통해 유전자 편집 효율을 극대화하고, 외래 유전자 도입 및 발현, 유전자 녹아웃/노크인 모델 개발 등 다양한 연구 성과를 도출하였습니다. 또한, PGC의 체외 배양 조건 최적화, 동결보존 기술, 생식선 이식 및 키메라 생산 효율 향상 등 실용화 기반 기술도 함께 발전시켰습니다.
이러한 연구는 조류 유전자원의 보존, 희귀종 복원, 산업적 고부가가치 조류 생산, 질병 저항성 라인 개발 등 실질적 응용 분야로 확장되고 있습니다. 더불어, 조류의 생식세포 발달, 유전체 안정성, 후성유전학적 조절 등 기초 생명과학 연구에도 크게 기여하고 있습니다.
조류 바이오리액터 및 고부가가치 단백질 생산 플랫폼
본 연구실은 조류를 이용한 바이오리액터 시스템 개발과 이를 통한 고부가가치 단백질 생산 기술에 선도적인 역할을 하고 있습니다. 닭의 난관(oviduct) 및 난백(egg white)을 활용하여 인간 치료용 단백질, 항체, 호르몬 등 다양한 재조합 단백질을 대량 생산하는 플랫폼을 구축하였습니다. 특히, 크리스퍼 기반 유전자 편집 기술을 적용해 난백 단백질 유전자(예: ovalbumin) 자리에 목적 유전자를 삽입함으로써, 고순도·고활성의 인간 단백질을 효율적으로 생산할 수 있습니다.
이러한 조류 바이오리액터 시스템은 기존 포유류 세포 기반 생산 방식에 비해 생산 비용이 저렴하고, 대량 생산이 용이하며, 당쇄(glycosylation) 등 후생번역적 변형이 인간과 유사하게 이루어지는 장점이 있습니다. 실제로 본 연구실에서는 인간 아디포넥틴, 항체, 성장인자 등 다양한 치료용 단백질을 닭 난백에서 성공적으로 생산하였으며, 이들의 생리활성 및 치료 효과를 검증하였습니다. 또한, 유전자 편집 닭을 이용한 맞춤형 단백질 생산, 차세대 바이오의약품 개발, 산업적 응용 가능성에 대한 연구도 활발히 진행 중입니다.
이와 더불어, 조류 바이오리액터의 효율성 검증을 위한 체외(in vitro) 시스템 개발, 난관 상피세포 불멸화 및 유전자 도입, 생산 단백질의 정제 및 품질 평가 등 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 바이오의약품 산업의 혁신적 생산 플랫폼으로서 조류의 가치를 극대화하고, 글로벌 바이오 시장에서 경쟁력을 확보하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
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Avian Germ Cell Control and Reproduction Research Group in the Leader researcher Support Project (Creative Research)
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