셀 엔지니어링

Cell engineering
자외선을 쬐면 형광이 나오도록 만들어진 세포야

세포 공학은 세포 생산의 변화, 세포 성장과 증식 요구사항의 변화, 세포 기능의 추가 또는 제거와 같은 생물학적 공학적 목표를 달성하기 위해 살아있는 세포에서 유전자 서열을 추가, 삭제 또는 수정하는 목적 있는 과정이다.세포 공학은 종종 DNA 기술을 사용하여 이러한 수정과 밀접하게 관련된 조직 공학 방법을 달성합니다.세포 공학은 장기 공학, 조직 공학, 단백질 공학 및 유전 공학을 포함하는 점점 더 구체적인 생물 공학 분야의 중간 수준으로 특징지을 수 있습니다.

생체 의학 연구가 조직 공학에서 발전하고 구체화됨에 따라 세포 공학 분야는 더 많은 관심을 받고 있다.이 분야의 출판물은 2000년대 초반 수천 권에서 2020년에는 거의 4만 권으로 늘어났다.

개요

천연 셀 제품 생산 개선

세포공학의 한 가지 일반적인 형태는 보다 바람직한 수율 또는 더 짧은 생산 [1]시간을 달성하기 위해 자연 세포 생산을 변경하는 것입니다.자연세포 생산을 변화시키는 가능한 방법은 제품의 대사에 관여하는 유전자를 활성화 또는 억제하는 것을 포함한다.예를 들어, 연구원들은 모노클로널 항체 수율을 [2]증가시키기 위해 햄스터 난소 세포에서 트랜스포터 유전자를 과도하게 발현시킬 수 있었다.또 다른 접근법은 생물학적으로 외래 유전자를 기존 세포주에 통합하는 것을 포함할 수 있다.예를 들어 E입니다.에탄올을 합성하는 대장균은 자이모모나스모빌리스 유전자를 이용해 수정해 에탄올 발효를 1차 세포발효로 [3]할 수 있다.

셀 요건 변경

또 다른 유익한 세포 변형은 기질의 조절과 세포의 성장 요건이다.세포 요구를 변화시킴으로써 세포 배양물의 성장과 유지에 필요한 원료 비용, 장비 비용 및 기술을 크게 줄일 수 있습니다.예를 들어, 과학자들은 기존의 [4]포도당보다 저렴하게 세포들이 기질 위에서 자랄 수 있도록 하는 일반적인 산업 효모 변종을 개발하기 위해 외래 효소를 사용해 왔다.생물학적 공학은 스케일업 비용 향상에 초점을 맞추고 있기 때문에, 이 분야의 연구는 주로 저비용 [5]기질을 대사하는 다양한 효소의 능력에 초점을 맞추고 있다.

새로운 제품을 생산하기 위한 세포 증강

생명공학 분야와 밀접하게 연계된 이 세포공학 주제는 세포들이 단백질, 항체 또는 효소와 같은 원하는 제품을 구성하도록 유도하기 위해 재조합 DNA 방법을 사용한다.세포공학의 이러한 서브셋의 가장 주목할 만한 예 중 하나는 생산 비용을 대폭 절감한 인슐린으로의 전사와 번역으로 [6]대장균의 변환이다.1979년 뇌하수체 [7]왜소증 치료에 사용되는 인간 성장호르몬을 발현하기 위해 대장균이 변형된 직후에 유사한 연구가 수행되었다.마지막으로,[8] 백신을 만들 목적으로 항원을 생산하기 위해 세포를 조작하는 데 많은 진전이 있었다.

셀 속성 조정

생물공학의 초점 내에서 성장밀도, 성장속도, 성장수율, 내온성, 내결동성, 화학적 민감성, [9]병원균에 대한 취약성 등의 세포의 고유 특성을 변화시키기 위해 다양한 세포 수정 방법이 이용된다.예를 들어, 1988년 일리노이 공과대학의 한 연구진은 성공적으로 E에 비트로실라 헤모글로빈 유전자를 발현시켰다. 고밀도 산업용 바이오 [10]반응기에서 발견되는 것과 같은 저산소 조건에 보다 내성이 높은 균주를 만드는 대장균.

줄기세포 공학

세포 공학의 한 가지 뚜렷한 부분은 줄기세포의 변화와 조정을 포함한다.줄기세포 치료와 치료에 대한 최근의 연구들 중 많은 부분이 앞서 언급한 세포 공학 방법에 속한다.줄기세포는 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있다는 점에서 독특하다. 그리고 나서 새로운 치료법을 생산하거나 추가적인 세포 공학적 [11]노력을 위한 기반을 제공하기 위해 바뀔 수 있다.유도줄기세포공학의 한 예는 근감소증 또는 근육불용위축의 [12]치료를 위한 근원적 인자의 생성을 가능하게 하기 위해 줄기세포를 근세포로 부분적으로 분화하는 것을 포함한다.

역사

"셀 엔지니어링"이라는 문구는 연료 전지 개선 과정을 [13]설명하기 위해 1968년 발행된 논문에서 처음 사용되었다.이 용어는 더 구체적인 "연료 전지 공학"이 사용될 때까지 다른 논문들에 의해 채택되었다.

생물학적 맥락에서 이 용어가 처음 사용된 것은 1971년 조류 [14]세포 사이에 생식 캡을 접목하는 방법을 설명하는 논문에서였다.이 용어의 인기가 높아지고 있음에도 불구하고, 세포 공학과 다른 형태의 생물 [15]공학 사이에는 여전히 불분명한 경계가 존재한다.

예

  • 치료용 T세포 공학:[16] 치료를 위해 T세포를 암 관련 항원을 목표로 변경
  • 모노클로널 항체 [17]생산 : 공학적 세포를 이용한 모노클로널 항체 생산 개선
  • 생체내 세포공장:[18] 환자의 체내에서 치료제를 생산하기 위한 세포공학
  • 유도줄기세포 [19]분화 : 줄기세포 분화를 유도하기 위해 외부인자를 사용한다.

레퍼런스

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