바이오 테크놀로지는, 자연과학과 공학과학의 통합을 수반하는 다학제적인 분야로, 생물과 그 일부를 제품이나 서비스에 적용하는 것을 목적으로 하고 있습니다.
생명공학이라는 용어는 1919년 Károly Ereky에 의해 처음 사용되었으며 생물의 도움을 받아 원료로 제품을 생산하는 것을 의미했습니다. 생명공학의 핵심 원리는 세균, 효모, 식물 등의 생물학적 시스템과 생물을 활용하여 특정한 작업을 수행하거나 가치 있는 물질을 생산하는 것입니다.
생명 공학은 의학에서 농업, 환경 과학에 이르기까지 사회의 많은 분야에 큰 영향을 미쳤습니다. 생명 공학에서 사용되는 중요한 기술 중 하나는 유전자 공학입니다. 이를 통해 과학자들은 생물의 유전적 구성을 변경하여 바람직한 결과를 얻을 수 있습니다. 여기에는 한 유기체에서 다른 유기체로 유전자를 삽입하는 것이 포함되어 있으며, 그 결과 새로운 형질을 만들거나 기존 형질을 변경하는 것이 포함됩니다.
바이오 기술에서 사용되는 다른 중요한 기술로는 연구자가 연구나 의료 목적으로 연구실에서 세포나 조직을 배양할 수 있는 조직 배양, 맥주, 와인, 치즈 등 폭넓은 제품을 생산하는 데 사용되는 발효 등이 있습니다.
바이오 기술의 응용은 다양했고 생명을 구하는 약, 바이오 연료, 유전자 변형 작물, 혁신적인 재료 등의 필수 제품의 개발로 이어졌습니다. [4] 또, 생분해성 플라스틱의 개발이나, 오염된 장소의 정화에 미생물을 사용하는 등, 환경상의 과제에 대처하기 위해서도 사용되고 있습니다.
바이오 테크놀로지는 급속히 진화하는 분야로, 전세계인에게 있어서 임박한 글로벌한 과제에 대처해, 삶의 질을 향상시키는 큰 가능성을 내포하고 있습니다. 그러나, 그 많은 이점에도 불구하고, 유전자 조작이나 지적 재산권에 관한 질문 등, 윤리적, 사회적인 과제도 안고 있습니다. 그 결과 다양한 산업·분야의 생명공학기술 이용·응용에 대한 논의와 규제가 진행 중입니다
바이오 테크놀로지는 바이오 인포매틱스를 이용한 연구 개발입니다. 생물정보학을 이용하여 생물이나 바이오매스의 모든 원천으로부터 생물화학공학에 의해 고부가가치 제품을 계획(예를 들어 생합성에 의해 재생)하고 예측하고 책정할 수 있습니다, 지속가능한 운영(연구개발에 대한 바닥 없는 초기 투자로부터의 리턴)과 영속적인 특허권(판매의 독점적 권리)을 취득할 목적으로 개발, 제조 및 마케팅을 실시하고, 동물실험과 인간실험의 결과로부터 국내외의 승인을 얻기 전에, 특히 바이오 테크놀로지의 의약품 부문에서는 제품을 사용해 검출되지 않은 사이드 effects나 안전상의 염려를 방지합니다). 사람의 생활을 개선할 것으로 기대되는 제품을 생산하기 위한 생물학적 프로세스, 유기체 또는 시스템의 이용은 바이오 테크놀로지라고 불립니다.
대조적으로 생물공학은 일반적으로 생물과 접촉하고 이용하기 위한 보다 고도의 시스템 접근법(꼭 생물학적 재료를 직접 변경하거나 사용할 필요는 없습니다)을 보다 강조하는 관련 분야로 여겨지고 있습니다. 생물공학은 공학과 자연과학의 원리를 조직, 세포, 분자에 적용하는 것입니다. 이것은 식물이나 동물의 기능을 향상시킬 수 있는 결과를 달성하기 위해 생물학과 협력하고 조작함으로써 지식을 사용한다고 생각할 수 있습니다. 관련하여, 생물의학공학은 중복되는 분야이며, 특히 조직공학, 바이오의약품공학, 유전자공학 등의 생물의학 또는 화학공학의 특정한 하위분야에서 (다양한 정의에 의해) 바이오테크놀로지를 채택하여 적용하는 경우가 많은 분야입니다
역사
바이오 테크놀로지는 바이오 인포매틱스를 이용한 연구 개발입니다. 생물정보학을 이용하여 생물이나 바이오매스의 모든 원천으로부터 생물화학공학에 의해 고부가가치 제품을 계획(예를 들어 생합성에 의해 재생)하고 예측하고 책정할 수 있습니다, 지속가능한 운영(연구개발에 대한 바닥 없는 초기 투자로부터의 리턴)과 영속적인 특허권(판매의 독점적 권리)을 취득할 목적으로 개발, 제조 및 마케팅을 실시하고, 동물실험과 인간실험의 결과로부터 국내외의 승인을 얻기 전에, 특히 바이오 테크놀로지의 의약품 부문에서는 제품을 사용해 검출되지 않은 사이드 effects나 안전상의 염려를 방지합니다). 사람의 생활을 개선할 것으로 기대되는 제품을 생산하기 위한 생물학적 프로세스, 유기체 또는 시스템의 이용은 바이오 테크놀로지라고 불립니다.
대조적으로 생물공학은 일반적으로 생물과 접촉하고 이용하기 위한 보다 고도의 시스템 접근법(꼭 생물학적 재료를 직접 변경하거나 사용할 필요는 없습니다)을 보다 강조하는 관련 분야로 여겨지고 있습니다. 생물공학은 공학과 자연과학의 원리를 조직, 세포, 분자에 적용하는 것입니다. 이것은 식물이나 동물의 기능을 향상시킬 수 있는 결과를 달성하기 위해 생물학과 협력하고 조작함으로써 지식을 사용한다고 생각할 수 있습니다. 관련하여, 생물의학공학은 중복되는 분야이며, 특히 조직공학, 바이오의약품공학, 유전자공학 등의 생물의학 또는 화학공학의 특정한 하위분야에서 (다양한 정의에 의해)
바이오테크놀로지를 채택하여 적용하는 경우가 많은 분야입니다
예입니다
상세 정보는 다음과 같습니다: 바이오테크놀러지의 개요입니다
바이오 테크놀로지는, 의료(의료), 작물 생산 및 농업, 작물 및 기타 제품(생분해성 플라스틱, 식물유, 바이오 연료등)의 비식품(공업) 사용 및 환경 사용을 포함한 4개의 주요한 산업 분야에 응용되고 있습니다.
예를 들면, 바이오 테크놀로지의 응용의 하나는, 유기물(맥주나 유제품등)의 제조에 미생물을 직접 사용하는 것입니다. 또 다른 예는 바이오리칭에서 광업에 의해 천연에 존재하는 세균을 사용하는 것입니다. [인용 필요] 바이오 테크놀로지는, 재활용, 폐기물의 처리, 산업 활동(바이오 레미디에이션)에 의해 오염된 장소의 정화, 생물 병기의 생산에도 사용됩니다.
생명 공학의 몇 가지 분야를 특정하기 위해 일련의 파생 용어가 작성되었습니다. 예를 들어 다음과 같은 것들이 있습니다:
바이오 인포매틱스(또는 「골드 바이오 테크놀로지」)는, 계산 기술을 사용해 생물학적 문제를 해결해, 생물학적 데이터의 분석 뿐만이 아니라 신속한 조직화를 가능하게 하는 학제적인 분야입니다. 이 분야는 계산생물학이라고도 불리며 '분자의 관점에서 생물학을 개념화하고 정보학 기술을 적용하여 이들 분자와 관련된 정보를 대규모로 이해하고 정리한다'고 정의할 수 있습니다. 바이오인포매틱스는 기능유전체학, 구조유전체학, 프로테오믹스 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하며, 바이오테크놀로지와 제약 분야에서 중요한 요소를 형성하고 있습니다.
블루 바이오 테크놀로지는, 해양 자원을 이용해 제품이나 산업 애플리케이션을 작성하는 것에 근거하고 있습니다. 이 바이오 기술 분야는 주로 광합성 미세조류를 사용한 바이오 오일 생산에서 정련과 연소 산업에서 가장 많이 사용됩니다.
그린 바이오 테크놀로지는 농업 프로세스에 적용되는 바이오 테크놀로지입니다. 예로는 미생물의 번식에 따른 식물의 선택과 재배를 들 수 있습니다. 또 다른 예는 화학물질의 존재(또는 존재하지 않는)의 특정 환경 하에서 성장하는 형질전환 식물의 설계입니다. 한 가지 희망은 그린 바이오 테크놀로지가 전통적인 산업 농업보다 환경 친화적인 솔루션을 만들어 낼지도 모른다는 것입니다. 그 한 예로 살충제를 표현하기 위한 식물 엔지니어링을 들 수 있으며, 이로 인해 살충제의 외부 적용 필요성이 없어집니다. 그 한 예가 Bt콘입니다.
Pharmacogenomics(약리학과 유전체학의 조합)는 유전자 구성이 약물에 대한 개인의 반응에 어떻게 영향을 미치는지 분석하는 기술입니다. 이 분야의 연구자들은 유전자 발현 또는 단일 뉴클레오타이드 다형을 약물의 유효성 또는 독성과 상관시킴으로써 환자의 약물 반응에 대한 유전자 변이의 영향을 조사합니다. 약리유전체학의 목적은 환자의 유전자형에 관해 약물요법을 최적화하는 합리적인 수단을 개발하고 부작용을 최소화하면서 최대한의 효과를 보장하는 것입니다. 이러한 접근 방식은 개개인의 고유한 유전적 구성에 최적화된 '개인화된 의학'의 출현을 약속합니다.
바이오테크놀로지는 전통적인 소분자 의약품뿐만 아니라 바이오테크놀로지의 제품인 바이오의약품의 발견과 제조에 공헌해 왔습니다. 현대의 생명 공학은 기존 의약품을 비교적 간단하고 저렴하게 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 최초의 유전자 변형 제품은 인간의 질병을 치료하기 위해 설계된 약이었습니다. 일례로 1978년 제넨텍은 그 유전자를 대장균에 삽입된 플라스미드 벡터와 결합해 합성 인간화 인슐린을 개발했습니다. 당뇨병 치료에 널리 사용되는 인슐린은 이전에는 박쥐 동물(소 또는 돼지)의 췌장에서 추출되었습니다. 유전자 변형 세균은 비교적 저렴한 비용으로 대량의 합성 인간 인슐린을 생산할 수 있습니다. 생명 공학은 또한 유전자 치료와 같은 새로운 치료법을 가능하게 했습니다. 기초과학에 대한 생명공학의 응용(예를 들어 인간 게놈 프로젝트를 통해)도 생물학에 대한 이해를 극적으로 향상시켰고, 정상생물학과 질병생물학에 대한 과학적 지식이 증가함에 따라 이전에 치료 불가능했던 질병을 치료하는 새로운 약을 개발하는 능력도 증가했습니다.
유전자 검사는 유전성 질환에 대한 취약성의 유전자 진단을 가능하게 하며, 자녀의 부모(유전적 어머니와 아버지) 또는 일반적으로 사람의 조상을 결정하는 데 사용할 수도 있습니다. 염색체를 개별 유전자의 수준까지 연구하는 것 외에도, 보다 넓은 의미의 유전자 검사에는 유전자 질환의 존재 가능성에 대한 생화학적 검사 또는 유전자 장애의 발병 위험 증가와 관련된 유전자의 돌연변이형 검사가 포함됩니다. 유전자 검사는 염색체, 유전자 또는 단백질의 변화를 특정합니다. 대부분의 경우 검사는 유전성 질환과 관련된 변화를 찾기 위해 사용됩니다.
유전자변형작물('GM작물' 또는 '바이오텍작물')은 농업에서 사용되는 식물이며, 그 DNA는 유전자변형기술에 의해 변경되고 있습니다. 대부분의 경우 주된 목적은 종 안에서 자연적으로 발생하지 않는 새로운 특성을 도입하는 것입니다. 생명 공학 기업은 도시 농업의 영양과 생존 가능성을 개선함으로써 미래의 식량 안보에 기여할 수 있습니다. 또한 지적 재산권 보호는 민간 부문의 농업 바이오 기술에 대한 투자를 촉진합니다.
식품작물의 예로는 특정 해충에 대한 내성, 스트레스가 많은 환경조건 화학요법에 대한 내성(제초제에 대한 내성등), 부패 감소, 또는 작물의 영양소 프로파일 개선 등이 있습니다. 비식품 작물의 예로는 의약품, 바이오 연료 기타 공업적으로 유용한 제품및 바이오 리메디에이션 생산이 있습니다.
농가는 GM 기술을 널리 채택하고 있습니다. 1996년부터 2011년 사이에, GM 작물로 재배된 토지의 총 표면적은, 17,000평방킬로미터에서 1,600,000평방킬로미터(4,200,000에이커에서 395,400,000에이커)로 94배 증가했습니다. 전 세계 작물의 10%는 2010년에 GM 작물을 심었습니다. [65] 2011년 시점에서, 11 종류의 트랜스제닉 작물이, 미국, 브라질, 아르헨티나, 인도, 캐나다, 중화 인민 공화국, 파라과이를 시작으로 하는 파키스탄·남아공·우루과이·볼리비아·호주·필리핀·미얀마·부르키나파소·멕시코 및 스페인등의 29개국에서 상업적으로 재배되고 있습니다.
유전자변형식품은 유전자공학 방법에 따라 DNA에 특이적인 변화가 도입된 유기체에서 만들어지는 식품입니다. 이러한 기술을 통해 새로운 작물 특성의 도입과 선택적 번식이나 돌연변이 번식 등의 방법을 통해 이전에 제공되던 것보다 훨씬 우수한 식품의 유전구조 제어가 가능해졌습니다. 유전자 변형 식품의 상업적인 판매는 1994년에 시작되었고, Calgene은 최초로 Flavr Savr를 판매했습니다. 지금까지 식품 유전자 조작의 대부분은 주로 콩, 옥수수, 유채씨유, 면화씨유 등의 농가의 높은 수요에 의한 현금 작물에 초점을 맞추고 있습니다. 이들은 병원체나 제초제에 대한 내성과 더 나은 영양소 프로파일을 위해 설계되었습니다.
산업용 바이오테크놀로지(주로 유럽에서 화이트 바이오테크놀로지로 알려져 있음)는 산업용 발효를 포함한 산업용 바이오테크놀로지의 응용입니다. 미생물과 같은 세포나 효소와 같은 세포의 성분을 이용하여 화학물질, 식품이나 사료, 세제, 종이나 펄프, 섬유나 바이오 연료 등의 분야에서 공업적으로 유용한 제품을 생산하는 관행이 포함되어 있습니다. 최근, 산업용 바이오 테크놀로지의 다양성과 경제성을 높이는 유전자 조작 생물(GMO)의 작성에 있어서, 큰 진전이 있었습니다. 재생 가능한 원자재를 사용해 다양한 화학물질과 연료를 생산함으로써 산업바이오테크놀로지는 온실가스 배출량을 줄이고 석유화학을 기반으로 한 경제에서 탈피하는 방향으로 적극적으로 나아가고 있습니다.
합성 생물학은 제조업에 대한 재정적이고 지속 가능한 공헌으로 산업 바이오 테크놀로지에 있어서 불가결한 기초 중 하나로 여겨지고 있습니다. 공동으로 바이오테크놀로지와 합성생물학은 화석 기반 대신 바이오 기반 생산을 사용함으로써 자연 친화적인 기능을 갖춘 비용 효율적인 제품을 생성하는 데 중요한 역할을 합니다. [97] 합성생물학은 의약품이나 바이오 연료 등 바이오 기반 제품의 생산 능력을 높이는 게놈 편집 도구를 통해 대장균 등 미생물의 모델화에 사용할 수 있습니다. [98] 예를 들어 컨소시엄 내 대장균과 사카로미세스 세레비시아는 두 미생물의 이점을 이용하기 위해 공배양 접근법으로 대사공학을 적용함으로써 화학요법제 파클리탁셀의 전구체를 생산하는 산업 미생물로 사용할 수 있습니다.
산업 바이오 기술에서 합성 생물학적 응용의 또 다른 예는 섬유 제조에 사용되는 1,4-부탄디올이라고 불리는 화학물질의 생산을 위해 CRISPR과 CRISPRi 시스템에 의한 대장균의 대사 경로 재설계입니다. 1,4-부탄디올을 생산하기 위해 저자는 CRISPR에 의한 대장균의 대사 조절을 변경하고 gltA 유전자의 점 변이, 슬픈 유전자의 녹아웃 및 6개의 유전자(cat1, sucD, 4hbd, cat2, bld 및 bdh)의 녹인을 유도합니다. 한편, CRISPRi 시스템은 1,4-부탄디올의 생합성 경로에 영향을 미치는 3개의 경쟁 유전자(gabD, ybgC, tesB)를 녹다운했습니다. 그 결과 1,4-부탄디올의 수율은 0.9 g/L에서 1.8 g/L로 유의하게 증가하였습니다.
환경을 배려하고 있습니다
환경 바이오 테크놀로지에는, 환경 폐기물을 삭감해, 바이오 여과나 생분해등의 환경 친화적인 프로세스를 제공하기 위해서 불가결한 역할을 완수하는 다양한 분야가 포함되어 있습니다. 환경은 생물공학의 긍정적인 면과 부정적인 면 모두에 의해 영향을 받을 수 있습니다.