연구 KAIST Graduate School of Engineering Biology

연구분야

AI 기반 합성생물학: 공학생물학의 6대 전략 분야

KAIST 공학생물학대학원은 인공지능(AI)을 융합한 AI 기반 합성생물학(AI-driven Synthetic Biology) 연구를 통해 차세대 바이오산업을 선도하고 있습니다.

AI, 자동화, 데이터 기반 설계 기술은 DNA·RNA 설계부터 치료제 및 바이오소재 생산에 이르기까지 전 주기에 걸쳐

작동하는 디지털 기반 핵심 인프라(digital backbone) 로서, 고속·고정밀·확장형 혁신을 가능하게 합니다.

핵산
DNA·RNA 공학
핵산

핵산 DNA·RNA 공학

목표

인공 유전자 및 RNA 서열의 고정확도 설계·합성

연구내용

  • 대규모 유전자 합성 자동화 파이프라인 및 초고속 평가 파이프라인 구축

  • AI기반 대규모 유전자 데이터 분석을 통한 최적 DNA/RNA 설계 기술 개발

단백질
설계
단백질 설계

단백질 설계

목표

딥러닝 기반 단백질 구조·기능 예측 기술 및 New-to-nature 단백질 소재 설계 기술 개발

연구내용

  • 차세대 단백질 구조 예측·설계·최적화 모델 개발을 통한 효소 기반 산업 생물공정 혁신

  • 초고속 치료용 단백질 개발 파이프라인 구축

유전자
논리회로
유전자 논리회로

유전자 논리회로

목표

세포 내 복잡한 생물학적 신호와 대사 경로를 정밀하게 조절할 수 있는 유전자 기반 합성 논리회로 설계 및 유전자 네트워크 구축

연구내용

  • 차세대 기초 논리 게이트 재설계, 다중 입력 및 다중 출력 네트워크 기술 개발

  • 다중 신호 통합 유전자 회로 구현

  • 회로 안정성 및 재현성 확보

미생물
세포공장
미생물 세포공장

미생물 세포공장

목표

다양한 고기능성 바이오소재를 생산할 수 있는 미생물 기반 고효율 세포공장 기술 개발

연구내용

  • 목적 맞춤형 섀시 균주 설계 및 대규모 유전체 조작·합성 기술 개발

  • 유전체 수준의 대사 네트워크 최적화 및 생물공정 최적화를 통한 고효율 물질 대량 생산

동물세포
치료제
동물세포 치료제

동물세포 치료제

목표

동물세포 기반 고효율 바이오의약품 생산 플랫폼 개발을 통한 치료제 및 백신 대량 생산용 생물공정 확립

연구내용

  • 초고속 고안정성·생산성 동물세포주 개발 파이프라인 구축

  • 타겟 생산물질 맞춤형 바이러스 벡터 설계

  • 의약품 생산 공정 자동화

식물
바이오소재
식물 바이오소재

식물
바이오소재

목표

식물·식물세포 기반 대체식품 및 바이오소재 생산 기술 개발

연구내용

  • 환경 스트레스에 강한 고효율 식물 세포주 시스템 설계

  • 고효율 식물 세포 유전체 조작 기술 개발

  • 식물 유래 화합물 생산성 최적화

AI 핵심 플랫폼

AI 핵심 플랫폼

목표

합성생물학 연구의 모든 단계를 가속화하는 AI 기반 “Design–Build–Test–Learn (DBTL)” 프레임워크 구축

연구내용

  • DNA/RNA, 단백질, 대사경로 설계를 위한 머신러닝 및 생성형 AI 모델 통합

  • 세포의 행동, 생산성, 시스템 안정성을 예측하는 알고리즘 개발

  • 고처리량(High-throughput) 실험 및 최적화를 위한 바이오파운드리 자동화 시스템에 AI 적용

합성생물학 기반 혁신

합성생물학
기반 혁신

  • 1

    DNA/RNA 디자인

    DNA/RNA 디자인
  • 2

    혁신적 단백질 설계

    혁신적 단백질 설계
  • 3

    유전자 논리회로

    유전자 논리회로
고부가 소재 생산

고부가 소재
생산

  • 4

    미생물 세포공장 활용 유용 바이오소재 신속생산

    미생물 세포공장 활용 유용 바이오소재 신속생산
  • 5

    동물세포 활용 백신·치료제 생산

    동물세포 활용 백신·치료제 생산
  • 6

    식물세포 활용 고부가 소재생산

    식물세포 활용 고부가 소재생산

합성생물학 연구개발 - 교수진 연계

  • Drag from side to side.

핵산[DNA·RNA 공학]
단백질 설계
유전자 논리회로
미생물 세포공장
동물세포 치료제
식물 바이오소재
과학기술정책/제도

김상규

식물 바이오소재

김유식

핵산

김유천

핵산
동물세포 치료제

김진수

핵산
식물 바이오소재

김하성

핵산
유전자 논리회로
미생물 세포공장

김현욱

핵산
단백질 설계
유전자 논리회로
미생물 세포공장
동물세포 치료제

박민희

유전자 논리회로
동물세포 치료제

박범순

과학기술정책/제도

성봉현

단백질 설계
유전자 논리회로
미생물 세포공장

신우정

미생물 세포공장
동물세포 치료제

오병하

단백질 설계

이균민

동물세포 치료제

이남일

단백질 설계
미생물 세포공장

이대희

핵산
유전자 논리회로
미생물 세포공장

이도헌

핵산
유전자 논리회로
식물 바이오소재

이상엽

핵산
단백질 설계
유전자 논리회로
미생물 세포공장

이선재

핵산
유전자 논리회로
미생물 세포공장

이승구

단백질 설계
유전자 논리회로
미생물 세포공장

이재성

유전자 논리회로
동물세포 치료제

이영석

핵산
유전자 논리회로

이주영

유전자 논리회로
미생물 세포공장

이혜선

유전자 논리회로
동물세포 치료제

임성순

핵산
단백질 설계
유전자 논리회로
미생물 세포공장

정기준

단백질 설계
미생물 세포공장

조병관

핵산
단백질 설계
유전자 논리회로
미생물 세포공장

최영재

핵산