"생명공학의 미래" 경상대학교 생명과학부 교수 김 재 원.

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1 "생명공학의 미래" 경상대학교 생명과학부 교수 김 재 원

2 생명공학이란? 생명공학은 생명과학으로부터의 과학적 발견에 기반하여 응용기술을 창출하여 산업에 적용하는 분야를 말한다. 생명공학은 농업에서의 품종개량 유전자공학등에 뿌리를 두고 있다. 생명과학이란? 생명과학은 생명현상을 과학적인 방법론으로 연구하는 것을 말한다. 생명공학과 비교되는 말로, 생명과 관련한 순수한 자연의 발견과 탐구를 주 목적으로 한다.

3 바이오주 "코오롱생명과학 고맙다“

4 생명이란? What is Life? “살아있다”는 것에 대한 생물학적 정의; 1) 증식 reproduction (자기와 같은 자손을 계속 생산해 내는 능력) 2) 물질대사 metabolism (섭취한 물질을 다른 형태의 물질로 바꿀 수 있는 능력) 3) 환경에 대한 반응 response (주변의 변화를 감지하고, 그에 반응을 보일 수 있는 능력) 4) 진화 evolution (유전자의 변화)

5 지구에는 언제 생명체가 생겼을까?

6 생명의 흔적 찾기 가장 오래된 생명체 중의 하나인 35억년된 남조 식물 화석.

7 호주의 에디아카라에서 발견된 동물 화석들. (A) 모소니아 스프리지, 해파리와 같은 부유생물로 생각됨
호주의 에디아카라에서 발견된 동물 화석들. (A) 모소니아 스프리지, 해파리와 같은 부유생물로 생각됨. (B) 딬킨소니아 코스타타, 이상한 벌레 모양의 생명체.

8 생명공학의 동향                                                                                                                                     

9 생명공학의 시초? 신의 선물 박쿠스, 세레스, 아모르
15세기 독일의 저명한 의사였던 브룬쉬비히(Hieronymus Brunschwing)도 이 생명수를 '모든 의약이 여왕'이라고 극찬하며 이것은 감기, 심장병, 머리의 상처, 탈모증, 혼수병, 무기력 심지어는 귀가 먹은 증세도 치료된다고 자기 논문에서 발표하였다. 박쿠스, 세레스, 아모르 한스 폰 아헨의 1600년 作

10 미생물의 존재도 알지 못했으나 발효 식품을 만들었다

11 중세기의 치즈 공장 – 현재와 별 차이 없다

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13   Each Tablet Contains - % Daily Value: Vitamin A 3500 IU (29% as Beta Carotene) - 70%, Vitamin C 90 mg - 150%, Vitamin D 400 IU - 100%, Vitamin E 30 IU - 100%, Vitamin K 25 mcg - 31%, Thiamin 1.5 mg - 100%, Riboflavin 1.7 mg - 100%, Niacin 20 mg - 100%, Vitamin B6 2 mg - 100%, Folic Acid 500 mcg - 100%, Vitamin B12 6 mcg - 100%, Biotin 30 mcg - 10%, Pantothenic Acid 10 mg - 100%, Calcium 200 mg - 20%, Iron 18 mg - 100%, Phosphorus 109 mg - 11%, Iodine 150 mcg - 100%, Magnesium 100 mg - 25%, Zinc 11 mg - 73%, Selenium 55 mcg - 79%, Copper 0.9 mg - 45%, Manganese 2.3 mg - 115%, Chromium 35 mcg - 29%, Molybdenum 45 mcg - 60%, Chloride 72 mg - 2%, Potassium 80 mg - 2%, Boron 150 mcg - *, Nickel 5 mcg - *, Silicon 2 mg - *, Tin 10 mcg - *, Vanadium 10 mcg - *, Lutein 250 mcg - *, Lycopene 300 mcg - *. *Daily Value (% DV) not established. Ingredients Dibasic Calcium Phosphate, Magnesium Oxide, Potassium Chloride, Microcrystalline Cellulose, Ascorbic Acid, (Vit. C), Ferrous Fumarate, dl-Alpha Tocopheryl Acetate(Vit. E). Contains 2%: Acacia,Anhydrous Citric Acid, Ascorbyl Palmitate, Beta Carotene, Biotin, Boric Acid, BHT, Calcium Pantothenate, Cacium Sterate, Choecalciferol(Vit. D), Chromium Picolicate, Corn Starch, Crospovidone, Cupric Sulfate, Cyanocobalamin (Vit. B12), dl-Alpha Tocopheryl, FD/C Yellow No. 6 Aluminum Lake, Folic Acid, Gelatin, Hydrogenated Palm Oil, Hypromellose, Lutein, Lycopene, Maltodextrin, Maganese Sulfate, Medium-Chain Triglycerides, Modified Food Starch, Niacinmide, Nickous Sulfate, Phytonadione (Vit. K), Polyvinyl Alcohol, Potassium Iodide, Pregelatinized Corn Starch, Pyridoxine Hydrochloride (Vit. B6), Riboflavin (Vit. B2), Silicon Dioxide, Sodium Ascorbate, Sodium Benzoate, Titanium Dioxide, Tricalcium Phosphate, Vitamin A Acetate (Vit. A), Zinc Oxide May also contain 2% : Sodium Aluminum Silicate

14 Story !: 역사를 바꾼 생명과학,생명공학 Penicillin : A Fortunate Accident
Alexander Fleming (1928)

15 Alexander Fleming, Howard Florey, Ernst Chain
1943, 페니실린의 정제 및 대량 생산 성공

16 인류의 역사를 바꾼 전염병 흑사병(Pest, Plaque, Black Death) 아테네의 몰락 : 펠로폰네소스전쟁
로마제국의 몰락 중세의 몰락 새로이 문제가 되는 질병들 21세기의 흑사병 후천성면역결핍증 (AIDS) SARS AIV 인간 광우병

17 Story 2: Paternal love

18 Pompe disease Pompe disease leads to progressive muscular degeneration and premature death. Historically, there has been no treatment available for Pompe disease, and treatment was limited to supportive care.

19 Normal and Affected Muscle Cells
1. Lysosomes are cellular compartments where glycogen is broken down. 2. In Pompe disease, glycogen accumulation causes the lysosomes to expand, damaging muscle cells. 3. Glycogen leaks out of the cells, impairing muscle function

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21 Pompe disease is an autosomal recessive genetic disorder caused by a deficiency or dysfunction of the lysosomal hydrolase acid alpha-glucosidase (GAA). This enzymatic defect results in lysosomal glycogen accumulation in multiple tissues, with cardiac and skeletal muscle tissues most seriously affected.

22 Myozyme® (alglucosidase alfa)
In 2006, the FDA and EMEA approved enzyme replacement therapy (ERT) as an option for treating Pompe disease. Enzyme replacement therapy is intended to replace the missing or deficient enzyme via intravenous infusions.

23 21세기 생명공학 인간 불로무병장수의 꿈을 이루려는 욕구의 실현 • 컴퓨터를 이용한 생물체 유전정보처리; 생물정보학의 출현 • Computer와 인간세포/조직의 접목 • 인공지능 • smart machines (thinking machines) • 인공장기 • 동물복제, 배아복제 • 지구환경보존; 청정대체에너지 생산 등

24 한국 생명공학연구원

25 유전공학/생명공학의 긍정적 측면 인간의 불로장생 (건강증진/수명연장 불임치료, 질병의 유전자치료, 제한 없는 장기이식, 개체복제에 의한 “영원한 생명(?)” 인간과 자연의 개량 동물/인간의 형질개선 변질/파괴/멸종된 자연 재건 기타(동물 살육 없는 육식 등.)

26 Human Genome Project Human Genome Information 2003년 4월 (DNA구조발견후 50년)
인간 유전체(게놈) 염기서열해독 (99.99%) – 6개국 human genome consortium 3.12 billion base pair (ATGC문자) 25,000-30,000개의 유전자 “난자를 어른으로 만들고 무덤에까지 이르게 하는 생명의 설계도” – 문자해독의 시작

27 인간의 유전자정보 Human Genome Information • 46개 (22x2+X+Y) 염색체가 가지고 있는 DNA의 모든 염기서열 정보

28 돌리(Dolly, 1996년 7월 5일 년 2월 14일) 세계 최초로 체세포 복제를 통해 태어난 포유류 영국 에딘버러의 로슬린 연구소에서 난자에서 핵을 제거하고 성숙한 양의 젖샘세포 핵을 이식하는 방식으로 탄생 돌리는 6년 6개월만에 폐선종에 걸려 안락사되었고 박제로 에딘버러의 왕립 박물관에 전시되어 있다.

29 줄기 세포란?

30 줄기 세포로 치료 가능한 질병

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33 바이오 에너지?

34 Bioremediation

35 생명공학의 위험한 측면들 인간의 존엄성 훼손 지구의 생명질서 파괴 임의의 동식물 생산 인간 형질변경
유전자와 세포조작을 통한 가공, 수리, 재설계, 제조, 복제 (대량생산) 개인간/국가간 공명심/상업주의 경쟁치열

36 대 안 우리에게 필요한 것들 인간의 불로장생 못지않게 환경의 보존에 대한 관심 지구환경을 보존하기 위한 과학과 공학
대 안 우리에게 필요한 것들 인간의 불로장생 못지않게 환경의 보존에 대한 관심 지구환경을 보존하기 위한 과학과 공학 온실가스 감축 대체 청정에너지 (예, 수소가스) 개발 지구상 생물권과 인간의 공존 생물권의 일원인 인간 (생물권내에서 “생육하고 번성”하는 참된 의미)