저희 연구실에 종종 고등학교 과학반 친구들이 실습을 왔었죠.
(이제 큰 과제가 끝나고 실험실 규모가 작아져서 오지 못합니다 ㅠㅠ..)
학생들이 보통은 생명과학과 생명공학의 차이를 인지하지 못하네요.
물론 저도 처음 전공 택할때 차이를 몰라서 어영부영 들어왔는데 생명 관련 학과인데 수학과 물리가 중요해서 놀랐습니다.
게다가 저는 한참 학부로 통합될 때 들어왔던 학번이라 화공도 같이 전공했었지요.
자연과학쪽은 모르겠지만 공학쪽에서는 화학공학과 생명공학의 유사점이 많습니다.
일단 반응기를 사용하는 것이죠
하기사 요즘은 생명공학도 배양이 빠진 분야가 많아서 경계가 모호하네요
고전 생명공학은 유용물질을 생산하기 위해 반응기에 미생물을 넣고 키워서 물질을 확보하지요
화학공학은 반응기에 화학물질을 넣어 반응시켜 물질을 확보하고요
그래서 유체역학, 화공양론, 반응공학 등 여러 과목이 겹치게 됩니다.
생명과학은 생물체에 대한 연구로 관찰이나 발견에 초점을 맞추게 됩니다.
(우리가 생각하는 진정한 과학자이죠)
생명공학은 생명과학에서 발견한 물질, 현상 등에서 돈이 될만한 것을 골라 연구하는 것입니다
(싸고 많이 만들 수 있게 연구를 하죠)
싸고 많이 만들기 위해 미생물을 반응기에 넣고 여러 조건을 바꿔가며 측정하고 그 자료를 바탕으로 시뮬레이션 해서 최적의 조건을 찾아냅니다.
그래서 생명공학에는 수학이 많이 사용됩니다.
하지만 걱정하지마세요
서술형 문제를 보고 식을 세울 수 있는 정도면 됩니다.
연산은 컴퓨터가 다 해주거든요.. 미분도 다 풀어줘요
그러니까 식만 잘 세우면 됩니다 ^^;;
앞에서 잠깐 설명한 것과 같이 생명과학자와 생명공학자는 서로 협력을 해야합니다.
생명과학자가 좋은 물질을 발견하면 그걸 공학에서 넘겨받아 저비용 대규모 배양을 진행해야하니까요
그 가장 좋은 예가 페니실린입니다.
페니실린은 미생물학 및 발효기술의 발전으로 상업적 규모의 생산으로 이어져 치료 결과에 가장 큰 영향을 미치는 의약품입니다.
1928년 플레밍이 오염에 의해 키우려던 미생물이 아닌 사상곰팡이가 대신 자라게 되는데 이 곰팡이가 항균능력을 가지고 있는 것을 알아냅니다.
항균능력이 있는 물질을 분리하여 페니실린이라고 이름 붙이고 생산균주를 보관한 채 10년 이상 지나게 됩니다.
1939년 2차 세계대전이 발발하면서 많은 사상자로 인해 항생제가 절대적으로 필요하게 됩니다.
옥스포드 대학의 Dr. Florey와 Dr. Chain이 페니실린에 주목하고 임상실험에서 성공합니다.
혈액감염증에 걸린 경찰에게 투여하여 회복단계까지 왔지만 페니실린이 모자라 결국 환자는 병이 재발하여 사망합니다.
이들은 대규모 생산에 대한 중요성을 깨닫고 Merk, Pfizer, Squibb, USDA 북부지역연구소와 함께 연구를 합니다.
그 결과 페니실린 생산성은 0.01 g/L에서50 g/L까지 향상됩니다.
이를 위해서 곰팡이 변이 및 육종 방법 개발, 배지 조건 최적화, 반응기 설계, 공정 제어 등 생물공정이 개발됩니다.
즉, 페니실린과 함께 생물화학공학(생물공정공학)의 개념이 탄생하게 됩니다.
현재는 고전 생명공학이라고도 하지만요
(최근 오믹스 기술을 연구하고 유전체 편집을 수행하여 우수종을 만드는 것을 생명공학이라고도 하지요)
미생물 균주 선택 및 개선과 성공적인 수중 발효 생산을 담당하는 화학 공학 방법을 포함하여 페니실린 생산을 위해 개발된 기술들은 오늘날 사용되는 모든 후속 항생제 생산의 기초가 되었습니다다.
또한, 이러한 기술들은 새로운 유형의 바이오 제품(즉, 항암제, 단일 클론 항체 및 산업용 효소)의 개발 및 생산을 위한 모델이 되었습니다.
페니실린의 임상적 영향 또한 크고 즉각적이었습니다.
항생제의 광범위한 임상 사용으로 페니실린은 이전에 인류에게 부담이 되었던 많은 전염병의 통제를 가능하게 했습니다.
더욱이 페니실린 이후 과학기술을 바탕으로 개발, 상용화된 수많은 신규 항생제와 바이오신약의 대중효과가 크다는 점은 페니실린이 역사상 가장 큰 치료영향을 주었다는 사실을 입증합니다.
또한, 제2차 세계 대전 중 페니실린의 개발은 의료 연구를 지원하기 위한 협력 및 자금 지원을 위한 정부, 민간 산업 및 대학 간의 관계에 근본적인 변화를 가져오기도 했습니다.
이와 같이 페니실린은 이전에 인류에게 부담을 주었고 이후 세계 인구 통계에 영향을 미쳤던 많은 전염병의 통제를 가능하였습니다.
더욱이 페니실린 이후 과학기술을 바탕으로 개발, 상용화된 수많은 신규 항생제와 바이오신약의 누적적 대중효과가 크다는 점은 페니실린이 역사상 가장 큰 치료영향을 주었다는 사실을 말해주고 있습니다.
페니실린의 발견, 그에 따른 대규모 생산방법 개발은 생명공학의 기반기술이 되었음을 기억해주기 바랍니다.
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