차바이오그룹 뉴스룸

생물학에 공학적 방법 결합한 패러다임

합성생물학은 생물학에 공학적 접근을 접목한 학문이다. DNA와 같은 생물학적 구성요소를 조합해 새로운 생명체나 생명시스템을 설계·제작·합성·구축·조작하는 기술이다. 기존 생물학 연구의 한계를 극복하고 세포 기능을 효과적으로 설계하려는 목적에서 출발했다.

합성생물학은 기존의 연구를 시스템화 해 일정하지 않았던 실험결과를 동일하게 재현해 낼 수 있고 복잡한 실험 과정을 단순화한다. 또, 분석 기술을 접목해 데이터를 사전에 예측하거나 해석한다.

새로운 형태의 치료제와 진단 기술 개발

의료 분야에서는 기존 치료법의 한계를 극복하고, 환자 맞춤형 치료와 감염병 대응 등 의료 패러다임을 변화시키는 핵심기술로 자리매김하고 있다. 유전자 편집 도구, 빅데이터, 인공지능(AI) 등을 결합해 ▲신약 발굴 및 치료제 ▲의약품 개발 ▲인공 조직 및 재생 ▲정밀 진단 기술 등에 적용되고 있다.

차바이오그룹의 연구 역시 합성생물학과 긴밀히 연결돼 있다.

차바이오텍이 개발하고 있는 ▲CAR-T ▲CAR-NK ▲TIL 치료제는 면역세포의 유전자를 조작하거나 키메라 항원 수용체를 부착해 암세포만을 선택적으로 공격하도록 설계한다. 변형된 세포로 치료제를 개발해 치료∙교정과 같은 새로운 기능을 수행하도록 한다.

진코어와 공동 연구 중인 겸상적혈구빈혈·베타지중해빈혈 유전자 치료제 또한 합성생물학이 적용된 대표적인 예다. 유전자 가위 기술을 활용해 헤모글로빈 유전자 변이를 교정하는 방식이다.

차백신연구소가 개발한 리포좀 기반 mRNA 전달체 ‘리포플렉스’ 또한 대표적인 합성생물학 성과다. mRNA는 바이러스의 유전정보만 알면 항체 단백질을 체내에서 생성할 수 있지만, 불안정하고 쉽게 분해된다는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 독자 개발한 면역증강제를 결합해 안정적인 전달체를 완성했으며, 현재는 mRNA 기반 항암 백신 연구로 확장하고 있다.

유전자 편집기술 발전으로 시장 성장

합성생물학 시장은 DNA 분석·합성·교정 비용이 크게 낮아지면서 빠르게 성장하고 있다.

글로벌 시장은 2022년 114억 3150만 달러 규모에서 연평균 25.6% 성장해 2031년 717억 달러로 약 7.1배로 성장에 이를 것으로 전망된다. 국내 시장은 2021년 약 1.2억 달러에서 2031년 17억 달러 규모로 14.6배가 될 것으로 예상된다.

한국은 합성생물학의 기반 시설인 ‘바이오파운드리’를 구축해 시장의 성장을 가속화할 예정이다. 바이오파운드리는 자동화 설비나 고속 분석 기술 등의 도움을 받아 대규모로 세포·단백질을 합성할 수 있는 시설이다.

현재 정부는 ‘K-공공 바이오파운드리’ 구축 사업을 진행하고 있다. 한국생명공학연구원은 5년 내 ‘세포공장’ 바이오파운드리를 건설하고 국가 바이오 데이터와 인공지능 기술을 결합해 기술 혁신을 가속화할 예정이다.

※ 참고자료
1. 바이오파운드리, 합성생물학 연구의 자동화로 여는 생명공학의 미래, <한국생명공학연구원>, 2024.07
2. 합성생물학 및 바이오파운드리의 글로벌 동향과 시사점, <한국과학기술기획평가원>. 2024.04
3. 합성생물학의 미래: 정책 과제와 혁신 기회, <국가생명공학정책연구센터>, 2025.08