카이스트 시스템 및 합성생물학연구실

공학생물학대학원 조병관

카이스트 시스템 및 합성생물학연구실은 시스템생물학과 합성생물학을 융합하여 차세대 바이오제조 및 친환경 바이오산업을 선도하는 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 유전체, 전사체, 번역체, 대사체 등 다중 오믹스 데이터를 통합 분석하여 미생물의 대사 네트워크와 유전자 조절 시스템을 정밀하게 규명하고, 이를 바탕으로 예측 가능하고 안정적인 미생물 세포공장 플랫폼을 개발합니다. 특히, 최소 유전체 설계 및 합성생물학적 접근을 통해 불필요한 유전자를 제거한 단순화된 미생물 균주를 제작함으로써, 대사 경로의 효율성과 생산성을 극대화하고, 유전체 불안정성을 최소화합니다. 이러한 최소 유전체 기반 세포공장은 고부가가치 바이오화학물질, 단백질, 백신, 플라스미드 DNA 등 다양한 바이오제품의 대량생산에 활용되고 있습니다. 또한, 본 연구실은 아세토겐 등 C1 가스(이산화탄소, 일산화탄소) 고정 미생물을 활용하여, 지속가능한 탄소 순환 경제 실현을 위한 바이오연료 및 고부가가치 화학물질 생산 기술을 개발하고 있습니다. CRISPR-Cas9 등 최신 유전자 편집 기술과 전자전달 나노소재 융합, 인공 광합성 시스템 구축 등 혁신적 연구를 통해, 산업적 생산성과 에너지 효율을 동시에 높이고 있습니다. Streptomyces 등 방선균을 활용한 항생제 및 2차 대사산물 생산 연구도 활발히 진행 중입니다. 다층적 오믹스 데이터와 머신러닝 기반 분석을 통해, 침묵 유전자 클러스터의 활성화, 신규 항생제 및 신약 후보물질 발굴, 고효율 생산 균주 개발 등 다양한 성과를 창출하고 있습니다. 이 밖에도, 합성생물학 기반 바이오파운드리, 생물화학공학, 대사공학, 미생물 치료제, 환경 제어용 바이오소재 등 다양한 융합연구를 통해, 미래 바이오산업의 혁신과 지속가능한 사회 구현에 기여하고 있습니다. 본 연구실은 국내외 산학연 협력, 대형 국책과제 수행, 특허 및 논문 다수 발표 등 세계적 수준의 연구 역량을 보유하고 있습니다.