샷건 유전공학, 포유류 세포 대사경로 설계에 새 전략 제시

포유류 세포의 대사 경로를 인위적으로 설계하는 것은 조합 가능한 유전자 수가 방대해 기존 방식으로는 탐색이 어려운 과제로 꼽혀왔다. 이번 Nature Biotechnology의 News & Views는 Trolle 등이 발표한 연구를 바탕으로, 다수의 유전자 조합을 무작위로 대량 시험하는 '샷건 유전공학' 접근법을 소개한다. 이 방법은 개별 경로를 하나씩 설계하는 대신 광범위한 조합을 동시에 테스트해 새로운 생산적 대사 경로를 발견하는 방식이다. 해당 접근으로 포유류 세포 내에서 필수 아미노산 두 종을 합성하는 경로가 확인됐다고 저자들은 설명한다. 저자인 Rai와 Bashor는 이 전략이 대사공학 설계 공간을 효율적으로 압축해 탐색할 수 있는 수단이 된다고 평가한다. 다만 이번 글 자체는 연구 해설 성격의 논평으로, 구체적 실험 수치나 세부 프로토콜은 원 연구 논문에서 다뤄진다. 저자들은 이 접근법이 향후 합성 대사 경로 설계 전반에 적용될 수 있는 가능성을 시사한다고 밝혔다.

샷건 유전공학은 다수 유전자 조합을 무작위·대량으로 시험하는 방식
포유류 세포에서 필수 아미노산 두 종의 합성 경로 발견에 활용됨
이번 글은 Trolle 등의 원 연구(Nat Biotechnol, 2026)에 대한 해설 논평
저자는 Rice University 소속 Kshitij Rai와 Caleb J. Bashor

BioPulse 해설

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대사공학: 세포 내 대사 경로를 조작하여 특정 물질의 생산량이나 효율을 높이는 공학적 접근법
포유동물 세포 발현 시스템: 항체·단백질 의약품 생산에 널리 쓰이는, 포유동물 세포를 숙주로 활용하는 생산 플랫폼
고처리량 스크리닝: 다수의 유전자 조합이나 조건을 동시에 병렬적으로 시험하여 원하는 결과를 찾는 실험 방법
합성생물학: 생물학적 구성요소를 설계·조합해 새로운 기능이나 시스템을 만드는 학문 분야

포유동물 세포는 복잡한 단백질 의약품을 생산하는 데 널리 활용되지만, 대사 경로가 미생물보다 복잡해 공학적 개량이 상대적으로 더디게 진행돼 왔다. 전통적인 대사공학은 특정 유전자를 하나씩 수정하며 효과를 확인하는 방식이어서 시간이 많이 소요된다. 이에 여러 유전자 조합을 동시에 대량으로 시험하는 고처리량 접근법이 합성생물학 분야에서 대안으로 주목받고 있다. 이러한 방법론은 세포주 개발과 생산성 개선 전반에 적용될 수 있는 기초 기술로 다뤄진다.

Why it matters세포 대사를 효율적으로 조작하는 기술은 바이오의약품 생산 비용과 속도에 직접 영향을 미치는 핵심 기초연구 영역으로 간주된다.

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