생명공학기술

생명공학의 정의

정의

생명공학의 정의

Biotechnology. 전통 생물학에 공학적인 개념과 기술을 적용하여 동식물을 포함한 모든 생명체의 생명현상을 밝히고, 그 정보와 기능 및 물질을 인류에게 유용하게 활용하기 위한 연구 및 산업분야입니다.

생명공학(Biotechnology)에 대한 다양한 정의

  • “문제해결 혹은 유용제품 생산을 위한 세포 및 생물분자적 과정의 이용”으로 정의함 (생명공학산업기구, BIO)
  • 재조합 DNA를 세포나 생물체내로 직접 주입하거나 전통육종에서 불가능한 분류학적으로 과(科, Family) 범위를 벗어나 세포융합으로 생식장벽을 극복하는 기술을 일컬음 (OECD)
  • 법적으로는 기술적, 산업적 공정에 생물학적 기구를 응용하여 인간에 유익한 것을 생산하는 기술 내지 학문이며 생물의 기능은 생물이 갖는 유전, 생존, 성장, 자기제어, 물질대사, 정보인식 및 처리 기능을 의미함 (특허법인 원전)
  • 생명공학(유전공학) 핵심기술 : DNA 재조합, 핵치환, 세포융합 등이며, 좁은 의미로는 인간에게 유용하도록 동식물에 새로운 기능과 가치를 부여하는 기술을 말함

출처 : 인터러뱅 13호

범위

생명공학의 범위

생명공학의 범위는 다양하게 분류될 수 있으나, 최근에 정리된 2가지 범위의 분류는 다음과 같다.

[분류1] 제2차 생명공학육성기본계획(Bio-Vision 2016)에서 분류한 범위

  • 1) 생명공학 2) 보건의료 3) 농축산·식품 4) 산업공정/환경·해양수산 5) 바이오 융합의 총 5개 분야로 대분류하고 “국가과학기술표준분류”에 따라 세부적으로
    객관적 기준을 적용함 (제2차 생명공학육성기본계획(Bio-Vision 2016))
  • 인구증가
  • [제2차 생명공학육성기본계획(Bio-Vision 2016)에서 분류한 생명공학기술]

출처 : 제2차 생명공학육성기본계획(Bio-Vision 2016), 과학기술부, 2006



분야 기본계획 분류 과학기술 표준 분류상의 범위
생명과학 - 유전체, 단백체
- 세포체, 대사체
- 뇌과학, 생체기능
- 생체네트워크
O06 생화학, E01분자세포생물학, E02유전학/유전공학, E03발생/신경생물학,
E04면역학/생리학, E05분류/생태/환경생물학, E06생화학/구조생물학 등
기타(B0901, C0107, O0201, C0207 등)
보건의료 - 기초의과학
- 임상의과학
- 제품화기술
- 인허가
G01 의생명과학, G02 임상의학, G03 의학품/의학품개발기술, G04 치료/진단
기기, G06 의료정보/시스템, G07 한의과학, G08 보건학, G09 간호과학, G10
치의과학, G15 독성/안전성관리 기반기술 등 기타 (G1206 등)
농림수축산·식품 - 농림수축산 생명연구지원 확보 및 오믹스 활용 기술
- 농림수축산 자원 활용 바이오에너지 개발
- 기능성 식품 및 소재 개발
- 신품종 육종기술 및 유전자변경 농림수축산 생물개발
- 안정성 평가 기반
F01 식량작물과학, F02 원예작물과학, F03 농생물학, F06 동물자원과학,
F07 v수의과학, F13 수산양식, F17 식품과학, F18 식품영양과학 기타
(F0401, F0506 등)
산업공정/환경·해양 - 생물산업공정
- 환경생명공학
- 해양생명공학
E05 분류/생태/환경생물학,E08 생물공학, E09 산업바이오, E10 바이오공정/
기기, J04 생물화학공정기술, D10 해양생명, O04 생태계 복원/관리, O06 해양
환경, E11 생물위해성 등 기타 (C1002, D0803, D1109, M0603 등)
바이오 융합 - BT-IT 융합기술
- BT-NT 융합기술
- BT-IT-NT 융합기술
- BT-타기술(BT-RT, GT, CS)
E07 융합바이오
기타 (C1006, E1002 등)

[제2차 생명공학육성기본계획(Bio-Vision 2016)에서 분류한 생명공학기술]

출처 : 제2차 생명공학육성기본계획(Bio-Vision 2016), 교육과학기술부, 2008



[분류2] 제7회 과학기술관계장관회의에서 분류한 범위

  • 1) 생명의학/의학 2) 농림축산/식품 3) 생물전자/정보 4) 생물공정/화학으로 분류하고 있다. (제7회 과학기술관계장관회의)
  • 제7회 과학기술관계장관회의에서의 생명공학의 범위
  • [제7회 과학기술관계장관회의에서의 생명공학의 범위]

출처 : 바이오 연구개발의 효율적 추진방향(제7회 과학기술관계장관회의), 과학기술혁신본부, 2005

특징

생명공학산업의 특징

분자생물학 등 기초연구에 대한 의존도와 기술의 난이도가 높으나 상업화 성공 시 장기간에 걸쳐 수익 창출이 가능함
미래에 대비하여 타 산업분야와 차별화된 연구개발 전략이 필요함

2030년경에는 생명공학 산업이 IT혁명을 넘어서 글로벌시장을 주도하는 ‘바이오 경제시대’가 도래할 것으로 예측함
(2009년 OECD보고서)

  • 자연자원과 생명공학기술을 결합한 생명산업
  • [자연자원과 생명공학기술을 결합한 생명산업]

출처 : 생명산업 2020+ 발전전략(농식품부) / 출처 : 인터레벵 13호 (농촌진흥청)



세계경제포럼(WEF) 세계경제포럼 선정 2015 떠오르는 10대 기술

1. Fuel cell vehicles
2. Next-generation robotics
3. Recyclable thermoset plastics
4. Precise genetic engineering techniques
   (정밀한 유전공학기술)
5. Additive manufacturing
6. Emergent artificial intelligence
7. Distributed manufacturing
8. ‘Sense and avoid’ drones
9. Neuromorphic technology
10. Digital genome
[2015 세계경제포럼(WEF)이 선정한 사회, 경제, 환경에 영향을 미칠 세계 10대 첨단기술]

생명공학의 발달사

19세기∼1960년대

생명공학의 잉태기(19세기∼1960년대)

생명공학 연표 자세히 보기 >

멘델법칙의 발견(1865)

완두콩에 대한 실험을 통해 유전에 대한 일정한 법칙이 있음을 알게 되었고 완두콩 형질의 특성을 결정하는 본질(유전자)이 있다고 밝힘

핵산(核酸, nucleic acid)의 발견(1869)

미셔(Johannes Friedrich Miescher)는 DNA로 지칭하는 핵산물질을 백혈구 세포에서 최초로 분리하고, DNA가 유전물질일 가능성 시사

생명공학(Biotechnology) 신조어 탄생(1910)

모간(Morgan, Thomas Hunt)은 염색체상에 유전자가 존재함을 증명하고, ‘Biotechnology' 라는 용어를 처음으로 사용함

DNA는 유전물질(1944)

에이버리(Oswald Avery)는 DNA가 유전정보를 지닌 유전물질임을 증명 (DNA 재조합을 통해 생물의 유전적 형질을 변형시킬 수 있는 가능성 제시)

DNA의 이중나선 구조 발견(1953)

왓슨(James Dewey Watson)과 크릭(Francis Harry Compton Crick)은 DNA의 이중나선 구조를 최초로 밝힘으로서 유전자를 분리 활용할 수 있는 생명공학 시대를 개막

DNA 합성 메커니즘 발견(1959)

콘버그(Arthur Kornberg)는 DNA 생합성 메커니즘과 DNA합성 효소를 발견, 노벨 생리의학상 수상, DNA의 인공 합성 가능성을 열어 줌

출처 : 인터레벵 13호 (농촌진흥청)

1960년대∼1980년대

생명공학의 태동 (1960년대∼1980년대)

생명공학 연표 자세히 보기 >

1962년, 베르너 아르버(Werner Arber) 등은 대장균 속에서 DNA를 절단하는 제한효소 발견함

 *사진출처 : 한국브리태니커회사(www.britannica.co.kr)

1973년, 최초의 유전자재조합 생명체 탄생

스탠리 코헨(Stanley Cohen)과 허버트 보이어(Herbert Boyer)는 재조합 DNA를 대장균에 삽입하여 최초로 고등동물의 단백질을 합성하는데 성공시킴으로서 최초의 유전자재조합 생물체를 만듦

1983년,DNA탐색 기술(Southern Blotting),DNA 증폭기술(PCR)은 생명공학의 획기적인 발전과 인류사회에 변화를 가져옴

유전자의 발견과 분리, 범죄수사, 유전성 질병과 병원균 진단 등에 활용 중

1983년, 아그로박테리움에 의해 최초로 유전자재조합 식물체인 페튜니아 개발에 성공

유전체 해독기술은 유전현상의 과학적 해석과 생명공학을 가능케 함

- 미생물 : 해독 완료 1,405종, 진행 중 6,113종
- 포유류 : 인간, 침팬지, 꼬마선충 등 8종 완료
- 식 물 : 해독 완료 19종 (애기장대, 벼, 배추, 수수, 포도, 옥수수, 콩 등)

[2011년 기준]

유전자를 식물에 도입하는 형질전환기술의 발명은 생명공학 기술을 농업에 활용하는 농업생명공학 발전의 원동력이 됨
(아크로박테리움, 유전자총법)

 *사진출처 : DNA 발견에서 유전자변형 이해하기(다섯수레 2013, 존 판던 글/김해영 편역)<

1994년, 미국의 생명공학회사인 칼젠(Calgene)사가 개발한 무르지 않는 토마토(Flavr SavrⓇ)의 상업화 성공

출처 : 인터레벵 13호 (농촌진흥청)

1990년대∼현재

농업생명공학, GMO시대의 시작 (1990년대∼현재)

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GM작물 안전성 승인과 상업적 재배 국가가 지속적으로 증가 중 (2014년 기준)

  • 재배 면적 : 1억 8,150만 헥타르(4억 4,800만 에이커)
  • 상위 5대 재배국가 : 미국(73.1/180.6), 브라질(42.2/60.0), 인도(11.6/28.6), 캐나다(11.6/28.6)
  • 주요 재배작물 : 대두, 옥수수, 면화, 카놀라 (기타 : 사탕무, 가지, 알팔파, 감자, 파파야)

세계 종자교역 시장에서 차지하는 GM종자 비중이 급속 확대 중

  • 세계 종자산업 규모는 2002년 247억 달러에서 2005년까지 다소 정하다가 이후 8.9%의 증가율을 나타내면서 매년 지속적으로 증가함
  • 2012년의 세계 종자시장 규모는 2002년에 비해 8.21% 증가한 449억 달러로 추정됨
  • 세계 종자시장 규모의 연도별 추이

자료 : ISF (International Seed Federation)

[세계 종자시장 규모의 연도별 추이]

출처 : 인터레벵 13호 (농촌진흥청)