식품생명공학과 우한민 교수는 합성생물학의 핵심 제조 기술인 연구실 자동화 기반 바이오파운드리* 기술의 경제적 효율성을 정량화할 수 있는 실험가격지수(Experiment Price Index)를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

* 바이오파운드리: 주문자 반도체 생산시스템과 유사하게, 생물시스템을 디자인하고 자동화 장비를 활용하여 고속으로 합성생물학 부품 및 세포공장을 개발할 수 있는 바이오제조 핵심 자동화 시설

실험가격지수(Experiment Price Index, EPI)는 생명과학 및 생명공학에 사용되는 연구 재료비, 인건비 그리고 실험을 수행하는데 소요되는 실험시간을 샘플의 수에 대한 기하평균이다. 따라서 실험가격지수는 낮으면 낮을수록 효율적이다. 성균관대 우한민 교수는 바이오파운드리의 효율성을 정량할 수 있는 실험가격지수를 수치화함으로써 고가의 자동화 로봇을 이용한 대규모 합성생물학 실험을 경제적으로 설계하고 수행할 토대를 마련하게 되었다.

성균관대 바이오파운드리 연구센터에서 수행한 실험 결과에 따르면 유전자어셈블리와 같은 625개의 합성생물학 실험을 인간연구자와 바이오파운드리의 연구 로봇이 각각 수행하는 경우, 샘플당 연구로봇이 인간 연구자에 비해서 대략 2배 정도의 효율적인 실험가격지수를 가지며 특히 바이오파운드리의 연구로봇은 소요되는 실험시간을 3배 이상 줄일 수 있고 최종적으로 연구로봇은 인간 연구자 3명 이상의 능력을 발휘할 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 바이오파운드리 시설이 고도화하면 더 높은 효율의 실험가격지수를 얻게 되므로 향후 예비타당성 조사가 통과된 바이오파운드리 인프라의 경제적인 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

우한민 교수(바이오파운드리 연구센터장)는 “이번 실험가격지수(EPI) 개발을 통해서 바이오파운드리 시설 내 대규모 실험 수행 시 경제성을 미리 판단 할 수 있어서 합성생물학 기반 제품의 상업화를 앞당길 수 있고 EPI가 향후 바이오파운드리 국제 표준으로 자리 잡기를 기대한다”고 설명했다.

한편 이번 연구 결과는 2월 23일 셀(Cell)지가 발행하는 생명공학 분야 권위 저널인 ‘생명공학의 동향(Trends in Biotechnology)’의 온라인판에 게재됐다. 이번 연구성과는 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원, 기초연구실지원사업, 미생물 제어 및 응용 원천기술개발사업 및 과기정통부가 지원하는 석유대체 친환경 화학기술개발사업의 바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발 과제의 지원을 받아 수행되었다.

※ 저널: Trends in Biotechnology(2024), Impact factor 17.3 (2022년 기준), JCR 생명공학 및 응용미생물학 분야 상위 1.6% 저널

※ 논문제목: Measuring the economic efficiency of laboratory automation in biotechnology

※ DOI: 10.1016/j.tibtech.2024.02.001

※ 제1저자 및 교신저자: 우한민 교수(성균관대학교 식품생명공학과, 바이오파운드리연구센터, 메타바이오헬스학과)

▲ 실험가격지수를 통한 바이오파운드리 실험의 효율성 정량화