Division of Bioengineering, Incheon National University 119 Academy-ro, Yeonsu-gu, Incheon 22012, Republic of Korea
포항공과대학교 화학공학(생물화학공학) 박사
포항공과대학교 화학공학 학사
| 기간 | 기관명 | 직위 및 직급 |
|---|---|---|
| 2020 – 현재 | 인천대학교 생명공학부 | 조교수 |
| 2019 – 2020 | Dept. of Biomedical Engineering, Boston University | Postdoctoral Fellow |
| 2019 – 2019 | 포항공과대학교 화공창의융합인재양성사업단 | 박사후연구원 |
| 2017 – 2019 | 포항공과대학교 화학공학과 | 박사후연구원 |
합성생물학은 핵산이나 단백질 등 생분자로 이루어진 부품들을 제작하고 이 부품들을 조합하여 새로운 생명 시스템을 설계 및 제작함으로써, 생명체를 깊이 이해하거나 공학적 목적을 달성하는데 활용되는 학문입니다. 합성생물학에서는 다양한 신호를 감지하고 논리적 연산을 수행하여 우리가 원하는 결과물을 도출해내도록 생명 시스템을 설계하는데, 이 모든 과정들이 유전자로 암호화되어 있기 때문에 유전자 발현 조절 도구들이 핵심적인 역할을 수행하게 됩니다. 지금까지 유전자 발현 조절 도구로써 널리 활용되어오던 단백질에 비해, 핵산을 이용하면 새로운 기능을 갖는 부품을 설계하기 용이하고 적은 자원을 활용해 유전자 발현을 조절할 수 있다는 장점이 있습니다. 우리 연구실에서는 이론적 설계와 분자 진화 기술을 융합하여 핵산 기반 유전자 발현 조절 도구들을 개발하는 원천기술 연구와, 이를 활용하여 유전자 바이오센서, 대사공학, 분자진단, 인공 미생물 치료제 및 마이크로바이옴 조절 등의 분야에 응용하는 연구를 수행하고 있습니다.
화합물, pH, 온도, 빛 등 다양한 신호를 감지할 수 있는 센서를 개발하면 복잡한 기능을 수행하는 인공 생명체 개발에 크게 기여할 수 있습니다. 본 연구실에서는 화합물들을 감지할 수 있는 핵산 기반 유전자 바이오센서를 개발하고 이를 응용하여 화합물 생산용 미생물 균주 선별에 활용하는 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실에서는 in vitro selection (SELEX) – 압타머 특성분석 – in vivo selection – 최적화 등 여러 단계로 진행되었던 기존의 RNA 바이오센서 개발 과정 대신 in vitro selection – in vivo selection 두 단계로 압축된 신속하고 효율적인 진화 기반 방식을 활용하고 있습니다. 이에 더하여, in vitro selection과 in vivo selection 각 과정을 자동화하고 통합함으로써 궁극적으로는 자율적인 바이오센서 진화 시스템을 구축하는 것을 목표로 연구하고 있습니다.
진화 기반 RNA 바이오센서 개발 과정 및 응용
표준 분자진단 검사법인 qRT-PCR은 병원균으로부터 유전 물질을 추출 및 정제하고 이를 증폭하여 결과를 분석하는데 고가의 장비와 시설 및 숙련된 전문가가 필요합니다. 본 연구실에서는 이론적인 설계를 통해 DNA 탐침(probe)을 개발하여 다양한 병원균 유전자를 정밀하게 감지할 수 있는 신속하고 간편한 분자진단 기법을 개발하고 있습니다. 본 분자진단 기술은 단일 단계 등온 반응으로 진행되므로 매우 간편하고, 혼성화(hybridization)와 핵산 결합 반응(ligation)에 의존하므로 목표 병원균을 높은 정확성으로 감지할 수 있으며, DNA 탐침을 이론적으로 설계하는 프로토콜을 함께 제공하여 새로운 병원균을 감지하도록 손쉽게 확장할 수 있다는 특징이 있습니다. 본 연구실에서는 DNA 탐침의 구조를 최적화하고 반응에 사용되는 효소의 활성을 증가시킴으로써, 본 분자진단 기술의 상용화를 목표로 연구를 수행하고 있습니다.
이론적으로 설계된 DNA 탐침 기반의 신속 정밀 분자진단 기술
최근 들어 다양한 대사 질환들을 치료할 목적으로 미생물을 조작하여 살아있는 치료제로써 개발하는 연구들이 활발히 진행되고 있습니다. 인공 미생물 치료제는 합성 유전자 회로를 통해 질병 상태와 관련된 다양한 신호들을 감지하여 논리적 연산을 수행하고 최종적으로 치료 효과를 발휘해야 하므로 개발 과정에 합성생물학 기술들이 필요합니다. 본 연구실에서는 미생물 유전체 편집 기술, 유전자 바이오센서 기술, 복합 합성 유전자 회로 기술 등 인공 미생물 치료제 원천기술 개발 및 이를 응용한 대사 질환 치료용 미생물 개발 연구를 진행하고 있습니다.
