포유류 세포서 수백만 조합 한번에 탐색하는 '샷건 유전공학' 개발

포유류 세포에 복잡한 표현형을 도입하는 작업은 치료제·생산균주 개발에서 큰 잠재력을 지니지만, 기존 설계-제작-시험(DBT) 방식으로는 다루기 어려운 과제로 남아 있었다. 효모 등 미생물에서는 다중 유전자 과발현을 통한 대사경로 재구성이 가능했지만, 포유류 세포는 유전적 조작의 복잡성과 처리량 한계로 유사한 접근이 제한적이었다. 연구진은 이번 연구에서 '샷건 유전공학(shotgun genetic engineering, SGE)'이라는 다중화 전략을 제시했다. 이 방법은 단일 실험에서 수백만 개의 조합형 유전자 설계를 동시에 스크리닝할 수 있도록 설계됐다. 연구팀은 선택 압력을 이용한 선별 전략을 적용해 효과적인 유전자 조합 설계를 가려내는 방식을 적용했다. 이를 통해 복잡한 생물학적 기능을 포유류 세포에 빠르게 구축할 수 있는 가능성을 제시했다. 해당 연구는 연구팀이 이전에 CHO 세포에서 발린 생합성 경로를 복원한 연구의 후속 성과로, 이번에는 더 큰 규모의 조합 설계 공간을 탐색하는 데 초점을 맞췄다. 관련 상세 연구 결과는 동일 저널에 별도 논문으로 함께 게재됐다.

포유류 세포용 다중화 유전공학 기법 '샷건 유전공학(SGE)' 발표
단일 실험에서 수백만 개 조합형 유전자 설계를 동시 스크리닝 가능
선택 전략을 통해 효과적인 유전자 설계를 식별하는 방식 적용
이전 CHO 세포 발린 생합성 복원 연구의 후속 성과로 소개됨
2026년 10월 6일 Nature Biotechnology에 리서치 브리핑으로 게재

BioPulse 해설

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대사공학(Metabolic Engineering): 세포 내 대사 경로를 인위적으로 조절해 원하는 물질의 생산 효율을 높이는 기술 분야
고처리량 스크리닝(High-throughput Screening): 다수의 세포주나 조건을 동시에 자동화된 방식으로 시험해 최적 후보를 빠르게 찾아내는 기법
포유세포 발현 시스템: 항체·단백질 의약품 생산에 널리 쓰이는 CHO세포 등 포유류 유래 세포 기반 생산 플랫폼
세포주 개발(Cell Line Development): 특정 단백질을 안정적으로 다량 생산하도록 세포를 선별·최적화하는 공정 단계

바이오의약품 생산에서는 세포가 목표 단백질을 얼마나 효율적으로 만들어내는지가 생산 비용과 품질을 좌우한다. 전통적으로 세포주 개발은 유전자 도입 후 여러 클론을 하나씩 배양하며 생산성을 비교하는 방식으로 이뤄져 시간과 인력이 많이 든다. 이에 자동화 장비와 데이터 분석을 결합해 다수의 세포 변이를 동시에 평가하는 접근이 모달리티 기술 분야에서 꾸준히 연구되고 있으며, 유전체 편집 기술의 발전과 맞물려 대사 경로 자체를 조작하는 시도도 늘고 있다.

Why it matters세포의 생산 효율을 높이는 기술은 바이오의약품 제조원가와 공급 안정성에 직접 영향을 미쳐 산업 전반의 경쟁력과 연결된다.

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