보고서 정보
주관연구기관 |
한국생명공학연구원 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2001-08 |
주관부처 |
국무조정실 The Office for Government Policy Coordination |
연구관리전문기관 |
한국생명공학연구원 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology |
등록번호 |
TRKO200200051154 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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초록
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1. 연구의 개요 가. 연구 목적 및 연구범위 ○ 국가차원 생명공학 Technology Road Map 작성, 산,학,연 협력 방안 및 전략 도출, 생명(연)의 중장기 발전방안 정립에 기여 - 생명공학분야 국내외 동향 파악 및 외부/내부 환경분석 - 생명공학분야 미래기술동향 예측 - 생명공학 핵심원천기술 도출 - TRM 작성 - 산,학,연,관의 역할 정립 및 R&D 방향 설정/제시 - 생명(연)의 역할 재정립 및 올바른 연구방향 설정/제시 - 내외부 환경의 지속적 모니터링 및 TRM의 개선/보완 나. 연구범위 및 연구수행 방법
1. 연구의 개요 가. 연구 목적 및 연구범위 ○ 국가차원 생명공학 Technology Road Map 작성, 산,학,연 협력 방안 및 전략 도출, 생명(연)의 중장기 발전방안 정립에 기여 - 생명공학분야 국내외 동향 파악 및 외부/내부 환경분석 - 생명공학분야 미래기술동향 예측 - 생명공학 핵심원천기술 도출 - TRM 작성 - 산,학,연,관의 역할 정립 및 R&D 방향 설정/제시 - 생명(연)의 역할 재정립 및 올바른 연구방향 설정/제시 - 내외부 환경의 지속적 모니터링 및 TRM의 개선/보완 나. 연구범위 및 연구수행 방법 □ 추친 체계 다. 연구수행 내용 및 결과 2. 총괄요약 가. 서언 ○ 2001년 2월, 인간게놈해독이 완료되고, Post-Genome 시대로 급속히 전환되고 있으며 생명현상의 완전한 이해 및 폭발적인 바이오산업 발전에 대한 기대에 따라 21세기는 생명과학의 세기라고 일컬음 ○ Post-Genome 연구의 목표는 고령화시대에 돌입하는 인류사회에서 질병의 예방에 의한 고령화사회의 실현, 혁신적인 치료나 새로운 식품의 개발, 환경오염의 극복 등을 통하여 삶의 질 향상 실현을 목표로 함과 동시에 새로운 산업개발과 연관되는 잠재력을 지니고 있음 ○ Post-Genome 연구를 수행하기 위해서는 가장 기반이 되는 정보를 확립하기 위하여, 인간게놈의 정밀분석과 함께 가능한 한 많은 생물종의 게놈정보 확보하여 지속적으로 비교∙분석해야 함 ○ Post-Genome 연구는 그 연구대상이 방대한 유전정보이지만 유전자수가 유한하다는 특징을 갖고 있으며, 따라서 명확한 전략에 따라서 인적자원과 연구자원을 효율적, 체계적으로 투입하면 큰 성과가 기대되는 분야임 ○ 그러므로 Post-Genome 연구는 국가전략에 기초를 둔 대규모 과제 형식의 연구개발방법을 기존의 bottom-up 방식의 개별연구와의 밀접한 연계하에 진행시키는 것이 바람직함 ○ Post-Genome의 연구전략을 세우는데 있어 기동성 및 유연성을 확보해야만 하며, 이와 동시에 필요한 인재를 선별 또는 양성하는 것이 시급함 ○ 따라서 미국, 일본, 유럽등의 과학 선진국의 뒤를 단순히 쫓아가는 것이 아니라 한국 우위기술의 파악과 그 기술을 활용한 선점할 수 있는 연구과제의 기획과 추진, 구체적인 도달목표의 설정, 적정한 연구평가, 연구결과를 실용화하기 위한 산학연의 협력체제 구축 방안이 필요함 나. Post-Genome 시대의 개막 1) Human Genome Project 진척도 (1990-2001년) ○ 1990년, Human Genome Project는 Genetic map의 작성, Physical map의 작성, Genome sequencing을 통한 유전체구조의 완전해독을 목표로 추진, 2001년 2월 32억쌍의 염기서열을 결정함으로써 인간게놈구조의 초안이 완성됨 ○ 또한 인체 조직별 cDNA library로부터 EST가 대량으로 발굴되고, 각 EST에 대한 유전체염기서열상의 위치를 결정함으로써 3만 2천개에 대한 유전자지도 (Gene Map)를 완성함 ○ 120만종의 SNP 발굴하여 게놈염기서열상의 위치를 결정함으로써 SNP 지도를 완성함 ○ 마우스∙초파리∙벼∙애기장대∙효모∙대장균 등 60여종 모델생물의 게놈해독 완료 및 유전자지도를 완성하였으며 2001년 7월 현재 1000여종의 동물, 식물, 미생물 게놈해독 진행 중임 ○ 지금까지 게놈염기서열 결정 및 유전자지도 완성을 위한 게놈연구를 구조유전체학(Structural Genomics)이라하며, 후속연구인 기능유전체학 (Functional Genomics)와 구분함 2) Post-Genome 시대 (2001 ~ ?) ○ Post-Genome 연구는 각종 생물체의 게놈정보를 활용하여 고속화․대량화․정확성을 이용, 유전자기능을 규명함으로써 새로운 개념의 의약품, 식품 및 합성물, 동물∙식물의 품종개량, 환경 정화 및 복원등과 관련한 고부가가치의?유전자 뿐만 아니라 4천여종의 질병원인유전자가 발굴될 것으로 전망, 증상이 나타나기 전에 세포내 변화를 감시함으로써 조기진단 기술의 개발이 가능함 ○ 또한 일단의 발병 환자군에서 유전자 변화 또는 유전자발현의 변화를 감시함으로써 치료의 효율성을 증대시킬 수 있으며 유전자발현에 직접 작용할 수 있는 신개념의 고부가가치의 신약개발 가능함 ○ 기능유전체학의 강력한 도구로써 마우스∙초파리∙Zebrafish∙C.elegans 등의 모델동물을 이용하여 신약발굴을 위한 표적유전자 발굴과 신약후보물질의 신속한 validation에 적극 활용하고 있으며, 개발된 질환모델동물을 활용하여 각종질병의 원인규명과 치료제 개발에 매우 유용하게 활용될 전망임 ○ 또한 게놈 엔지니어링을 통해 생산성향상을 도모하기 위한 고기능 및 신기능성동물을 개발하여 고부가가치의 고능력가축개량 및 동물생체반응기 개발, 대체장기용 형질전환동물을 개발 전망 ○ 식물게놈정보를 활용 재래육종기술 및 유전자원의 한계를 극복하여 다수성 및 내재해성 픔종의 개발, 유용물질 생산 식물공장 개발, 식용백신 및 의료∙산업용단백질등의 고부가가치의 생산물 창출 전망 ○ 미생물은 다른 생물계에 비해 다양성이 매우 크므로 미생물게놈정보의 활용은 신기능 유전자 발굴, 신기능 효소 개발, 신물질 개발, 신약 개발을 통해 농업 및 환경용 신소재 개발을 위한 획기적 전기를 마련하여 미생물산업 및 농업, 환경 정화 및 복원, 보건․의료 산업 발전에 기여하게 될 것임. 3) Post-Genome 시대의 연구영역 ○ Post-Genome 시대의 연구영역은 유전정보의 흐름에 따라 genome, transcriptome, proteome 등으로 구분할 수 있으며, 이에 더하여 현재까지 미개척 분야인 세포내 대사물질의 총체인 metabolome의 비교, 분석연구가 최근 대두되고 있음 ○ Genomics 연구영역에서는 게놈자체의 염기서열정보 도출과 염기서열로부터 전체 유전자를 동정하고 유전자의 시간적, 공간적 발현양상을 추적하는 연구영역으로써, 게놈염기서열의 다형성 또는 특이 발현양상과 표현형과의 관계 설정을 통하여 유전자의 기능을 규명하여 유용유전자 및 질병유전자를 발굴함으로써 보건의료 및 산업적으로 유용한 유전자자원을 확보하는 기술임 ○ Proteomics는 유전정보와 생명현상을 연결짓는 단백질들을 대량으로 분리, 동정하고, 물리화학적 성질 및 구조를 분석할 뿐 아니라 세포내에서의 위치, 변형, 상호작용, 활성등을 총체적으로 연구함으로써 단백질의 기능을 규명하는 연구분야로써, 기초학문적인 면에서는 단백질의 생리적 기능의 규명과 생명현상의 이해, 응용면에서는 질병의 원인 규명과 동 질병의 진단 및 치료제 개발에 크게 기여할 수 기술 분야임 ○ Metabolomics는 세포부유물 내 혹은 모든 생체액 안에 존재하는 작은 분자량 (100 - 1000)인 대사체(metabolite)를 대상으로, 생리적 상태에 따라 대사체를 비교, 분석함으로써 생리적 변화의 원인을 규명하는 연구임 ○ Bioinformatics는 컴퓨터를 이용하여 생명현상을 연구하는 분야를 통칭하며, 게놈염기서열정보, 프로테옴 정보, 단백질 입체구조정보, 분자간 상호작용 정보, 게놈의 다형정보 등 공간적, 시간적으로 다양하며 방대한 데이터의 정보과학적 해석을 통해 개개의 유전자나 단백질의 구조나 기능을 해명하는 연구임 ○ 이상의 연구분야들은 서로 독립적인 것이 아니며, 상호 유기적인 연관성을 갖고 끊임없는 정보 및 기술의 교류가 활발하게 이루어짐으로써 바이오산업으로의 효율성이 기대됨 ○ 이상의 Post-Genome 시대의 연구영역에 대한 특징, 목적, 분석대상, 분석기술 등은 아래와 같이 비교할 수 있음 다. Post-Genome 연구 관련 핵심기술 및 바이오산업 ○ Genomics, Proteomics, Metabolomics, Bioinformatic 등의 Post-Genome 연구와 관련된 핵심기술 및 관련 바이오산업 분야, 그리고 상대적인 중요도 또는 산업적 가치는 아래와 같이 정리할 수 있음 라. 바이오산업 시장예측 ○ Post-Genome 연구를 통한 향후 2010년에서의 바이오산업의 시장규모는 아래 그림과 같음로 일본에서의 평가자료를 통해 작성함 마. 선진국 대비 국내기술 수준 ○ 향후 바이오산업 발전과 연관되어 있는 바이오기술 수준은 최첨단기술 보유국인 미국과 비교하여 분석되었음 ○ 아래의 자료는 미국을 기준으로 일본 입장에서의 기술수준에 대한 비교, 분석 결과임 바. 산학연 협력방안 ○ 정부의 역할 - Post-Genome 연구를 위한 장기적, 안정적 연구재원 마련 - Post-Genome 연구 대책 수립 및 부처별 역할 분담 조정 ○ 산업체의 역할 - Sequencing Genomics 분야의 연구비 투자 및 공동연구 수행 - 산업화 기술에 대한 연구투자 - 형질전환 동물∙식물 등의 Post-Genome 연구결과물의 상업화 - 신기능 유전자, 신기능 효소, 재조합 고기능미생물 등의 이용기술 및 신제품 개발 - 게놈자원, Bio-chip 및 정보의 상업화기술 개발 - 생체조절 신물질, 신약 타겟 등을 이용한 신약 개발 ○ 대학교 - Post-Genome 연구분야의 인력 양성 - 유전체 및 기능분석 연구를 위한 기초기술 개발 - 후보 유용유전자의 유전적, 생화학적, 분자생물학적 기능 규명 - 대형 게놈해독과제에 참여하여 전문분야 기술개발 수행 ○ 연구소 - Post-Genome 연구를 위한 국가 인프라를 센터 중심으로 구축 운영 - 센터별 HTS 기능을 중앙화하여 Post-Genome 연구의 1차 산물 도출을 주목표로 함 - Genome Center : 동물, 식물, 미생물 게놈구조의 1차 해독 및 유용유전자 발굴 수행, 유전자자원 및 질환모델동물의의 체계적 유지관리 및 공공지원 기능 수행 - Proteome Center : HTS proteome 분석을 통한 DB 개발 및 활용 시스템 개발, 단백질 정량 및 3차구조 분석을 위한 HTS 개발, drug validation system을 개발하여 대학 및 산업체에 제공 - Metabolome Center : HTS를 이용한 생물체 세포내 metabolite 분리 및 library 구축 시스템 개발, 게놈 기능분석을 위한 체계적 연구 시스템 구축 - Bioinfromatics Center : 국가 생물정보의 통합관리, 분석지원 및 기타 서비스업무 수행
목차 Contents
- Ⅰ. 총론...6
- Ⅱ. Genomics 분야...22
- Ⅲ. Proteomics 분야...80
- Ⅳ. Bioinformatics 분야...186
- Ⅴ. Metabolomics 분야...257
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