4차 산업혁명 시대 바이오경제의 핵심 프레임 합성생물학 기술동향
본문목차
제1장 합성생물학(Synthetic Biology)과 유전공학
1. 합성생물학(Synthetic Biology) 등장 배경 및 개요
1-1. 합성생물학(Synthetic Biology) 기술 개요
1-1-1. 합성생물학(Synthetic Biology) 등장 배경
1-1-2. 합성생물학(Synthetic Biology) 개요
1-2. 합성생물학(Synthetic Biology)의 발전 배경
1-2-1. 합성생물학(Synthetic Biology) 역사
(1) 합성생물학의 시작
(2) 합성생물학의 역사
1-2-2. 합성생물학(Synthetic Biology)의 발전
1-2-3. 합성생물학(Synthetic Biology)의 장단점
가. 장점
나. 단점
1-3. 합성생물학(Synthetic Biology) 과정
1-3-1. 합성생물학(Synthetic Biology)과 DNA
(1) DNA 구조
(2) DNA와 합성생물학
1-3-2. 합성생물학(Synthetic Biology)과 유전자 배열
(1) 유전자 배열
가. 유전자 개념
나. 유전자 기능
(2) 유전암호와 단백질 합성
가. 유전암호(Genetic code)
나. 단백질 합성
나-1. 전사(transscrption)
나-2. 번역(Translation)
(3) DNA, RNA 단백질의 기능
가. DNA(deoxyribonucleic acid) 단백질
나. RNA(RiboNucleic Acid) 단백질
나-1. RNA 간섭(RNA interference, RNAi)
나-2. 작은 간섭 RNA(small interfering RNA, siRNA)
나-3. 마이크로RNA(microRNA, miRNA)
나-4. RNA 간섭과 질병 치료
(4) 합성유전자 배열
2. 유전공학(genetic engineering)과 생물학
2-1. 유전공학(genetic engineering)
2-1-1. 유전공학(genetic engineering)의 개요
(1) 유전공학(genetic engineering)의 개요
(2) 유전공학(genetic engineering)과 유전체 공학(genomic engineering)의 차이
2-1-2. 유전자가위, 크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9)
(1) 유전자가위 개요
가. 유전자가위 개념
나. DNA 절단 및 복구 과정
나-1. DNA 절단(Excision)
나-2. DNA 복구(DNA repair) 과정
다. 유전자 편집(Gene Editing) 기술
(2) 제3세대 유전자가위 크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9)
2-2. 시스템 생물학(systems biology)
2-2-1. 유전체(genome)
2-2-2. 전사체(transcriptome)
2-2-3. 단백질체(proteome)
2-2-4. 대사체(metabolome)
3. 합성생물학 기술 개요
3-1. 유전자 합성
3-1-1. 유전자 합성 개요
3-1-2. 유전자 합성 기술
3-2. 게놈 엔지니어링(genome engineering)
3-2-1. 합성생물학과 게놈 해독
(1) 바이오 융합
(2) 게놈분석(Genome sqence)
가. 게놈분석(Genome) 개요
나. 게놈 분석 기술 동향
나-1. 개인 유전 정보 분석
나-2. 유전체 기능 분석(functional genomics)
3-3. DNA 클로닝(cloning)
3-4. 차세대 시퀀싱(Next Generation Sequencing, NGS)
3-4-1. 차세대 염기서열 분석(Next Generation Sequencing, NGS)
3-4-2. 차세대 염기서열 분석(NGS) 기술의 종류
3-5. 부위 특이적 돌연변이(Site-Directed Mutagenesis, SDM)
제2장 합성생물학 기술동향
1. 합성생물학 활용 기술
1-1. 합성생물학의 분야별 기술동향
1-1-1. 의료 용도
가. 전염병
나. 게놈백신(Genomic vaccines)
다. 종양 제거
라. 바이오센서
1-1-2. 바이오연료, 재생에너지
1-1-3. 바이오소재, 그린 화학제품
가. 바이오 플라스틱(bioplastic)
나. 유전자 조작 거미실크
다. 바이오 화장품
1-1-4. 농업
1-2. 합성생물학과 바이오안보
1-2-1. 바이오안보의 개요
1-2-2. 바이오 안전 및 안보의 중요성
가. 생명윤리(bioethics) 논란나. 생물안전성(biosafety) 논란
다. 생물안보(biosecurity) 논란
다-1. 감염병(Infectious Diseases)
다-2. 바이오테러(Bioterror)
다-3. 생물학무기(Biological Weapons)
2. 국내외 산업동향 및 시장 전망
2-1. 국내외 산업동향
2-2. 시장 전망
참고문헌
그림목차
[그림 1] 합성생물학(Synthetic Biology)의 응용 분야
[그림 2] 합성생물학(Synthetic Biology)의 개념과 프로세스
[그림 3] 합성생물학 프로세스
[그림 4] 유전자 합성, 조립을 이용한 미생물 개발
[그림 5] 크레이그 벤터 연구진의 인공 DNA 미생물
[그림 6] 미 UC샌디에이고 연구진의 플라스틱 소재 인공세포
[그림 7] DNA 합성과 조립의 대략적인 과정
[그림 8] 원핵생물과 진핵생물
[그림 9] 인공 DNA로 박테리아 제작하는 원리
[그림 10] 인공생명체 만드는 과정
[그림 11] 새로운 인공생명체(artificial life) 탄생[그림 12] JCVI-syn3.0 합성 과정 모식도
[그림 13] DNA 3차원 구조
[그림 14] DNA 염기서열
[그림 15] 뉴클레오티드(nucleotide) 구조
[그림 16] DNA 복제과정
[그림 17] 유전학의 기본
[그림 18] 유전암호(Genetic code) 읽기
[그림 19] 코돈(codon)-안티코돈(anticodon)의 상호 작용
[그림 20] DNA와 RNA의 차이점
[그림 21] 단백질 합성 과정
[그림 22] 전사(transscrption)
[그림 23] tRNA 구조
[그림 24] 번역(Translation)
[그림 25] DNA와 RNA 기본 구조
[그림 26] DNA 매카니즘
[그림 27] DNA 나노 구조체 제조 과정 모식도
[그림 28] 세포내 히스톤의 구조와 기능
[그림 29] RNA(RiboNucleic Acid)
[그림 30] RNA 간섭(RNA interference) 메커니즘
[그림 31] RNA 간섭 경로
[그림 32] siRNA 메커니즘
[그림 33] RNAi 경로
[그림 34] miRNA 생합성 및 관련 유전자 침묵 메커니즘
[그림 35] 마이크로RNA 생합성 과정
[그림 36] mRNA의 번역 억제 또는 활성화에 영향을 미치는 miRNA의 기능
[그림 37] 중추 신경계 질환 RNAi 메커니즘
[그림 38] 합성세포를 생산하는 프로세스
[그림 39] 합성유전자 메커니즘
[그림 40] 인슐린 생산을 위해 사용된 유전공학(genetic engineering)
[그림 41] CRISPR-Cas9 시스템을 사용한 염기 편집
[그림 42] 차세대 시퀀싱을 활용한 유전체 정보 분석 프로세스
[그림 43] DNA를 추출하는 기술
[그림 44] 제한 효소(restriction enzyme)
[그림 45] 유전자가위 작동 원리
[그림 46] 제한 효소(restriction enzyme)에 의한 DNA 절단
[그림 47] DNA 손상 복구(damage repair)
[그림 48] DNA 손상 및 복구 메커니즘
[그림 49] DNA 손상을 복구하기 위한 DNA 손상 반응
[그림 50] DNA복구의 두 방식과 유전자가위의 작동
[그림 51] 절단 회복 메커니즘
[그림 52] 유전자 교정치료 방법(In vivo·Ex vivo형)
[그림 53] 크리스퍼와 유전자 편집의 역사
[그림 54] 크리스퍼(CRISPR) 작동
[그림 55] 네불라 지노믹스(Nebula Genomics)의 블록체인(Blockchain) 기술 기반 유전체 분석 기술
[그림 56] 만성질환 연관 유전변이 발굴 및 기능 검증
[그림 57] 일반적은 RNA-seq 방법
[그림 58] 메타 유전체학
[그림 59] DNA 마이크로어레이(microarray) 과정
[그림 60] 프로테오믹스(proteomics)
[그림 61] 메타프로테오믹스(metaproteomics) 개요
[그림 62] Metaproteomics workflow
[그림 63] 메타볼로미스는(Metabolomics) 개요
[그림 64] Metabolomics workflow
[그림 65] 인공유전자 합성 응용
[그림 66] 지노(XENO) 및 합성생물학(Synthetic Biology)
[그림 67] 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide) 합성
[그림 68] DNA 해독 기술
[그림 69] 생명공학 기술
[그림 70] 복제 및 시퀀스 적용 범위
[그림 71] 게놈 분석
[그림 72] 개인 유전 정보 분석
[그림 73] 만성질환 연관 유전변이 발굴 및 기능 검증
[그림 74] 클로닝(Cloning) 실험의 기본적인 흐름
[그림 75] 유전자 복제
[그림 76] 기존 방식 대 차세대 염기서열 분석(NGS) 방식의 비교 [그림 77] 차세대 DNA 시퀀싱
[그림 78] NGS분석 진행과정
[그림 79] 표적 염기서열 분석(targeted NGS)의 과정과 필요 시간
[그림 80] Inverse PCR을 이용한 부위 특이적 돌연변이(Site-Directed Mutagenesis)
[그림 81] 합성생물학 시스템
[그림 82] 아르테미시닌 기반 병용 요법(artemisinin-based combination therapies)
[그림 83] 역 병균학의 개요
[그림 84] 암세포의 신진대사 모식도
[그림 85] 바이오 연료(biofuel) 개발 과정
[그림 86] 세포공장 기반의 바이오화학 산업
[그림 87] 인간과 생태계를 위협하는 플라스틱 순환 과정
[그림 88] 미생물을 이용한 생분해성 플라스틱
[그림 89] bioprinting 작동 방식
[그림 90] 상피세포성장인자(epidermal growth factor)
[그림 91] 합성생물학과 농업
[그림 92] 바이오안보의 범위
[그림 93] 생명윤리(bioethics) 시스템
[그림 94] 바이오 안전성 및 생물 보안성 위험 평가
[그림 95] 생물학무기(Biological Weapons)
[그림 96] 글로벌 합성생물학 시장 현황과 전망
표목차
[표 1] 합성생물학의 패러다임 변화
[표 2] 유전자 연구 역사
[표 3] 합성생물학의 발전 배경
[표 4] 인류가 당면한 난제
[표 5] 합성생물학의 긍·부정적 영향 및 비전
[표 6] DNA 역사와 구조
[표 7] 유전공학의 역사와 유전자 변형 방법의 예
[표 8] 유전자가위 세대별 특성 비교
[표 9] 크리스퍼(CRISPR)의 역사 및 크리스퍼 유전자가위 작동 원리
[표 10] 크리스퍼 Cpf1 유전자가위 vs. 크리스퍼 Cas9 유전자가위 비교
[표 11] 대사체학 연구 응용 분야
[표 12] NGS 플랫폼
[표 13] 합성생물학의 적용 분야
[표 14] 합성생물학 활용범위 및 적용 분야
[표 15] 응용산업별 합성생물학 시장 현황 및 전망(단위: 십억달러)
[표 16] 기존 백신과 DNA 백신의 비교
[표 17] 바이오 플라스틱 종류 및 생산과정
