Metabolic Engineering 16 (ME 16)
뉴스 · 2025-07-04 · 조회 71
1. 학회 개요
Metabolic Engineering (ME) 학회는 올해로 16회를 맞이한 국제적 권위의 학술대회로, 대사공학 분야의 세계적인 석학들과 주요 기업들이 참여하는 행사이다. 이번 학술대회는 덴마크 코펜하겐에서 개최되었다. 세포 내 대사 경로를 조작하여 유용한 물질의 생산성을 향상시키는 *대사공학(Metabolic Engineering)*은, 새로운 생물학적 시스템을 설계하고 구축하는 *합성생물학(Synthetic Biology)*과 밀접하게 연결되어 있다. ME 16 학회는 의약, 식품, 농업, 환경 등 다양한 분야에서의 대사공학 및 합성생물학 최신 연구 성과와 기술 동향을 공유하는 뜻깊은 자리였다.
그림 1. ME16 opening ceremony 그림2. 뉘하운 (덴마크 코펜하겐 명소)
2. 학회 강연
학회에서 들었던 인상 깊었던 두가지 강연을 소개하고자 한다.
■다중 게놈 편집으로 포유류 세포의 성장률에 영향을 주지 않고 젖산염 생성 제거
덴마크 공과대학교 (Technical University of Denmark)의 Hooman Hefzi 교수님의 강연이었다. 바이오의약품을 생산하는데 Chines Hamster Ovary cell (CHO cell)과 같은 포유류 세포를 사용하는 것은 필수적이다. 인간과 유사한 당화 (glycosylation)와 같은 post-translational modification (PTM)이 가능하며, 단백질의 접힙을 정확하게 수행할 수 있기 때문이다. 이 연구에서는 포유류 세포의 Warburg 효과, 즉 산소가 충분함에도 포도당을 젖산으로 전환하는 대사를 제거하였다. 바이오의약품 생산에서 젖산 축적이 세포 성장 억제, 배양액의 산도 변화, 단백질 생산 저하 등의 부정적인 문제를 일으키기 때문이다.
CRISPR-Cas9을 활용하여 CHO와 인간 배아 신장 세포에서 lactate dehydrogenase A와 pyruvate dehydrogenase kinase를 성공적으로 제거하여 젖산의 생성을 막고 pyruvate가 acetyl-CoA를 통해 산화 대사로 들어 갈 수 있도록 하였다. 이렇게 개발된 세포주는 장기 배양 조건에서도 안정적으로 유지되었으며, 항체 (rituximab, Herceptin 등), 및 다양한 치료용 단백질 (erythropoietin, C1 esterase inhibitor 등)을 성공적으로 생산할 수 있었다.
그림 3. Hooman Hefzi 교수님 및 연구 개요
■작은 분자로 생명을 조종하다
University of Colorado Boulder의 Timothy White 교수님의 강연이었다. 많은 효소들은 번역 이후 단계에서 세포 내의 대사 물질에 의해 활성이 조절된다. 이에 착안하여 전사와 같은 필수적인 생물학적 기능을 RNA 중합 효소 및 이와 관련된 리간드 기반으로 제어할 수 있도록 하는 연구였다.
T7 RNA 중합효소를 인돌에 의해 조절되도록 엔지니어링하였다. Rational design 및 directed evolution을 통해 인돌이 없을 때는 전사 활성이 거의 없고, 인돌이 있을 때 전사 활성이 최대 29배까지 증가하는 T7 RNA 중합효소 변이체 (Ligand activated RNA polymerase, LARP)를 개발하였다. 이러한 인돌 기반의 전사 조절 시스템은 인돌을 외부에서 첨가해주었을 경우, 내부에서 인돌을 직접 생산한 경우 모두 작동 가능함이 입증되었다. 또한, 인돌 유도체에 대한 특이성, T7 프로모터 특이성, 다른 박테리아에서의 사용 가능성 모두 보여주었다.
그림 4. Timothy Whitehead 교수님 연구 개요 및 take home message
3. 포스터 발표 및 참관
Improving Anthocyanin Production in Escherichia coli by Increasing UDP-Glucose Supply라는 제목으로 포스터 발표를 하였다. 선명한 색을 띠며, 다양한 건강 증진 효과가 입증된 안토시아닌을 대장균에서 생산하는 연구이며, 다양한 합성생물학 전략을 통해 안토시아닌 생합성에 중요한 co-substrate인 공급을 증가시킴으로써 효율적인 안토시아닌 생산 균주를 구축하고자 하는 연구이다. 현재도 연구 진행 중이며, 올해 내에 논문 투고를 목표로 하고 있다.
그림 5. 포스터 발표
내가 발표한 포스터 이외에도 이틀에 걸쳐 총 460개의 포스터 발표가 있었다. 다양한 포스터 발표를 통해 대사공학 분야의 최신 연구 동향을 확인할 수 있었으며, 특별히 내가 더욱 관심있거나 내가 수행하고 있는 연구와 비슷한 주제로 연구를 수행하는 세계 각국의 연구원들과 자유로운 분위기에서 대화하며 해당 연구에 대한 인사이트를 얻을 수 있었기 때문에 더욱 흥미롭고 유익한 시간이었다. 특히, 나와는 다른 yeast 균주를 활용하여 안토시아닌을 생산하고 이를 활용한 스크리닝 도구를 개발하고 있는 연구원과 의견을 나누었던 점이 추후 연구에 많은 도움이 될 듯하다.
그림 6. 포스터 발표 세션 안내
4. 초기 경력개발 워크숍
이번 학회에서는 대학원생 및 박사후연구원을 대상으로 소프트 스킬 향상과 진로 탐색에 도움을 주는 워크숍 프로그램이 마련되었다. 연구 경력이 짧은 연구원들이 자신의 고민을 나누고, 훌륭한 연구자로 성장하기 위해 필요한 역량에 대해 논의할 수 있도록 다양한 주제가 제공되었으며, 참가자들은 시니어 연구원들과 자유롭게 대화하며 조언을 얻는 방식으로 진행되었다.
나는 그중에서도 Work/Life Balance 세션에 참여하였고, 연구에 임하는 자세와 철저한 시간 관리의 중요성에 대해 다시 한번 깨닫는 계기가 되었다. 이를 통해 보다 효율적으로 연구를 수행하기 위한 방향을 되새길 수 있었다.
5. 학회 소감
ME 16 학회에 참가하면서, 평소 논문을 통해 접하던 저명한 석학들을 실제로 뵙고, 그분들의 연구 성과를 직접 들을 수 있었던 것은 매우 신기하고 흥미로운 경험이었다. 각 연사의 발표는 깊이 있는 내용과 더불어 학문적 통찰을 제공해주었고, 최신 연구 동향을 생생하게 접할 수 있어 큰 배움이 되었다. 또한, 나와 비슷한 경력을 가진 전 세계의 학생들이 진행한 연구들을 포스터 세션을 통해 살펴보며, 다양한 접근 방식과 실험 설계를 접할 수 있었다. 이를 통해, 내 연구에 대한 새로운 시각도 갖게 되었다. 이제 연구실로 돌아가 학회에서 보고 배우고 느낀 것들을 바탕으로, 더 나은 연구 성과를 내기 위해 최선을 다하고자 한다. 훌륭한 연구 성과를 가지고 국제 학회에서 발표하는 기회가 꼭 다시 왔으면 좋겠다. 마지막으로, 해외 학회에 참여할 수 있도록 지원해주신 KOBRA 첨단바이오 연구센터 관계자 분들께 감사드린다.
그림 7. 2026-2027년 개최되는 대사공학 및 합성생물학 국제 학술 대회
학회명 : Metabolic Engineering 16 (ME 16)
개최일 : 2025.06.15.~2025.06.19.
개최지 : 덴마크 코펜하겐
발표제목 : Improving Anthocyanin Production in Escherichia coli by Increasing UDP-Glucose Supply
작성자 : 고려대학교 대학원생 심규빈