김성룡

식물 기반 바이오의약품 개발 및 생산

본 연구실은 식물 세포를 활용한 차세대 바이오의약품 개발 및 생산 플랫폼 구축에 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 식물 기반 항체 및 백신 개발, 그리고 고부가가치 재조합 단백질 생산에 집중하며, 기존 동물 세포 배양 시스템의 높은 생산 비용, 안전성 문제, 느린 생산 속도 등의 한계를 극복하고자 합니다. 유전공학 기술을 이용하여 식물에 질병 특이적인 항체나 항원 단백질을 발현시키고, 이를 통해 독성 및 부작용이 적은 안전하고 효율적인 바이오의약품 생산 기술을 개발하고 있습니다. 당쇄 개량(glycoengineering) 기술을 적용하여 인체 친화적인 당쇄 구조를 가진 재조합 단백질을 식물에서 생산함으로써, 효능과 안전성이 향상된 의약품 개발을 목표로 합니다. 이러한 연구는 식물세포 기반 항체 및 항체접합체 신규 플랫폼 개발, 그린 백신 및 항체 연구, N-당질 변이체 기능분석 및 재조합 단백질 생산 연구 등으로 이어지고 있으며, 실제 트라스투주맙(trastuzumab)과 같은 치료용 항체의 벼 세포 생산 연구나 일본뇌염 바이러스 백신 펩타이드 생산 연구 등을 통해 그 잠재력을 입증하고 있습니다. 본 연구는 인류의 질병 예방과 치료에 기여하며, 경제적이고 지속 가능한 바이오의약품 생산의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.

기후 변화 대응 스트레스 내성 작물 개발

본 연구실은 기후 변화로 인해 심화되는 비생물적 스트레스(염, 건조, 저온 등)에 대한 작물의 내성을 증진시키는 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 전 세계적인 식량 안보 위협에 대응하고 지속 가능한 농업을 구현하기 위해, 유전공학 및 분자생물학적 접근 방식을 통해 스트레스 저항성 작물 개발에 주력합니다. 특히, 벼와 같은 주요 식량 작물에서 환경 스트레스 관련 유전자를 발굴하고, 유전체, 전사체, 표현체 분석을 통해 이들 유전자의 기능을 심층적으로 규명합니다. 최신 유전자 편집 기술인 CRISPR/Cas9 시스템을 활용하여 스트레스 내성과 관련된 특정 유전자의 기능을 조절하거나, 도입하여 작물의 내재적 저항성을 강화하는 전략을 개발합니다. 이를 통해 OsCBE1, OsSta2, OsAsr1과 같은 유전자의 기능 분석 및 활용 연구를 진행하여 작물의 생산성을 증진시키고 염 스트레스 내성을 향상시키는 기술을 개발하고 있습니다. 이 연구는 비생물적 스트레스에 강한 복합내재해성 작물 개발에 기여하며, 한계 경작지에서도 안정적인 작물 생산을 가능하게 하여 미래 식량 문제 해결에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

미세조류 기반 유전자 형질전환 및 유용 물질 생산

본 연구실은 클로렐라를 비롯한 다양한 미세조류를 활용하여 유용 물질을 생산하고, 이를 위한 효율적인 유전자 형질전환 기술을 개발하는 데 집중하고 있습니다. 미세조류는 빠른 성장 속도, 높은 광합성 효율, 다양한 바이오 활성 물질 생산 능력 등 뛰어난 잠재력을 가지고 있어 바이오 산업 분야에서 차세대 자원으로 각광받고 있습니다. 본 연구에서는 미세조류의 배양 조건을 최적화하고, 유전자 형질전환 효율을 획기적으로 높이는 기술을 개발하여 원하는 유용 단백질이나 대사 물질을 대량으로 생산할 수 있는 플랫폼을 구축합니다. 예를 들어, 극지 클로렐라를 이용한 면역증강단백질 CSF 발현 체계 확립 연구나 클로렐라의 N-당쇄화 특성 분석 연구 등을 통해 미세조류의 생명공학적 활용 가능성을 탐색하고 있습니다. 이러한 기술은 바이오 연료, 기능성 식품 소재, 화장품 원료, 의약품 원료 등 다양한 고부가가치 산업 분야에 적용될 수 있으며, 환경 친화적이고 지속 가능한 방식으로 유용 물질을 생산하는 데 기여할 것입니다. 본 연구는 미세조류 바이오산업의 기술 경쟁력을 강화하고 새로운 시장을 창출하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다.