김동명 교수

기존 세포 기반 생산 방식은 대사 부담과 세포 생존율 저하로 인해 생산성 한계를 지니고 있어, 이를 극복하고 제어 가능한 인공세포를 구현하는 기술의 필요성이 커지고 있습니다. 이러한 배경에서 표준화된 생물학적 부품을 활용한 유전자 회로 설계 기술과 최적화된 무세포 단백질 합성(CFPS) 기술을 핵심 방법론으로 연구하고 있으며, ATP를 효율적으로 공급하는 시스템을 구축하여 무세포 반응에 소요되는 시약 비용을 절감했습니다. 이렇게 확보한 기술은 바이오 제조 공정과 합성생물학 연구의 혁신 가속화에 적용되고 있으며, 바이오파운드리 워크플로 구축과 AI 기반 운영시스템 개발에도 활용되고 있습니다. 2024년부터 2028년까지 진행되는 상호운용 가능한 바이오파운드리 워크플로 및 AI 기반 운영시스템 개발 과제를 주관하고 있으며, 현재 TRL 4-5 수준의 기술 완성도를 확보한 상태입니다.

PCR 등 기존 핵산 분석 방식은 분석 장비와 시간이 많이 소요되는 단점이 있어, 현장에서 빠르고 정확하게 다양한 표적을 검출할 수 있는 기술에 대한 수요가 커지고 있습니다. 이를 해결하기 위해 무세포 합성 시스템을 신호 증폭 모듈로 활용하는 분자 진단 포맷을 개발했으며, 개인용 혈당 측정기와 연동하여 결과를 판독할 수 있는 분석 기술을 핵심 방법론으로 연구하고 있습니다. 이 기술은 유해물질 현장 분석, 생물작용제 검출, 중금속 검출 등 다양한 안전 및 환경 분야에 적용되고 있습니다. 개발한 시스템은 펨토몰(fM) 농도 단위의 초고감도 검출에 성공했으며, 이를 기반으로 유해물질 현장 분석 시스템 개발 과제를 진행하고 있습니다. 현재 TRL 4-6 수준의 기술 완성도를 확보하고 있습니다.

단백질 기반 치료제 및 백신은 생산 시간을 단축하고 합성 가능한 범위를 확장할 필요성이 지속적으로 제기되어 왔습니다. 이에 생산성과 비용 효율성을 극대화한 무세포 단백질 생산 시스템 최적화 기술을 연구하고 있으며, 유전 정보와 단백질 분자를 물리적으로 연결하는 스크리닝 기술을 핵심 방법론으로 개발했습니다. 이 기술은 암백신 개발, 재조합 단백질(GDF15) 생산, 항체의 세포질 침투 여부를 확인하는 스크리닝에 적용되고 있습니다. 스탠포드대학교 박사후연구원 시절 개발한 관련 기술은 Roche Diagnostics에 이전되어 RTS 플랫폼으로 상용화되었으며, TRL 9 수준까지 도달한 실적을 보유하고 있습니다. 현재 응용 분야에 따라 TRL 4에서 9까지 다양한 완성도의 기술을 확보하고 있습니다.