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제품소개

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인공유전자 합성

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인공 유전자 합성 개요 및 동향

인공 유전자 합성(artificial DNA or gene synthesis) 기술은 유전자나 유전체 길이의 DNA를 화학적으로 합성하는 기술로 1kb 이상 유전자 수준의 DNA를 빠로고 높은 정확도 그리고 저비용으로 합성한다는 면에서'oligonucleotide의 합성과는 구분'됩니다. 인공 유전자 합성 기술은 유전자 또는 유전체 수준의 긴 DNA를 합성하는 기술은 현재 진행되고 있는 합성생물학(Synthetic Biology) 혁명을 주도할 기반 기술이 될 것으로 전망됩니다.

현재 유전자 합성 기술은 미세 유속(Microfluidics), DNA-Protein 분석, 생물정보학 등의 기술 발전으로 Mega bp 크기의 인공유전체를 합성할 수 있는 수준이고, 바이오 의약품 시장의 폭발적 성장세로 보아 관련 산업인 항체 관련 DNA 생산, 단백질 의약품의 생산성을 향상시키는 유전자 합성분야들이 동반 성장이 예상됩니다. 또한 유전자 합성 기술은 유전자 합성 또는 합성생물학 분야에서 특허출원이 2000년대 들어 큰 폭의 상승세를 기록하고 있는 것으로 나타납니다

인공 유전자 합성의 활용

클로닝이나 기존의 유전공학 기법으로 유전자의 확보가 어렵거나 특정한 부위에 유전자 변이 유도, 발현양이 적은 단백질을 발현계에 적합한 코돈으로 변환하여 발현량을 증가시키고자 하는 경우 등에 유용하게 사용됩니다.

  • 클로닝이나 기존 유전자 조작기법으로 유전자 확보가 어려운 경우
  • 단백질 발현량이 적은 경우 : 최적화 과정을 통해 발현계에 적합한 codon으로 변환하여 합성하므로 단백질 발현량을 늘릴 수 있음.
  • 변이 유전자나 chimera 유전자 제작 : 인공적으로 합성하기 때문에 특정 부위에 정확하게 변이된 유전자를 제작할 수 있음.
  • 특정 제한효소 site의 도입/제거 : Cloning이나 다른 실험을 진행할 때 필요한 제한효소 site를 삽입하거나 제거.
  • Promoter 배열 최적화 등에 활용

백신 제조를 위한 바이러스 coat 단백질, 항미생물과 항바이러스 효과 조사를 위한 효소, 진단을 위한 DNA 조각 또는 단백질 생산을 위한 유전자 합성 등에 활용됩니다. 또한 고효율, 저비용의 새로운 유전자 합성 기술은 인간을 비롯한 미생물, 식물 등 모든 생명체가 보유한 정보의 가공을 가능하게 합니다. 게다가 합성유전자와 유전체는 백신 개발, 새로운 약 분자 생산 및 합성등과 같은 제약뿐만 아니라 새로운 에너지 연료 개발, 바이오 및 화학 연구 등 응용분야가 굉장히 넓습니다. 마지막으로 유전자 합성 기술은 다양한 생명과학 분야의 연구에 이용될 수 있어 새로운 시장을 창출할 뿐 아니라 세계 시장에서 선점 가능한 원천기술을 확보할 수 있습니다.

인공유전자 합성 응용

네오프로브 만의 인공 유전자 합성 핵심 기술 현황

인공 유전자 합성 주문 단계 및 서비스 흐름도 인공 유전자 합성을 위한 고순도 올리고 합성 시스템 구축

핵심 기술Ⅰ

효모의 Y2H assay을 이용한 오류제거 system

  • Yeast Two-Hybrid (Y2H) system은 단백질 X에 결합하는 Y 단백질을 선별 가능
  • X-Y 상호 결합시 reporter의 발현 (URA3, HIS3)으로 최소배지에서 성장
  • 상호결합이 확인된 X-Y 단백질을 이용하여 합성유전자의 해독틀 변이가 없는 clone만 선별
  • 합성유전자에 오류가 없을 시만 선별됨(Positive selection)
  • 단백질 X에 합성유전자를 in vivo cloning하고 단백질 Y와 결합하는 합성유전자만 선별
  • 선별된 합성유전자 염기서열 결정 및 확정
  • 합성유전자의 cloning과 오류 제거를 동시에 수행하는 고효율적 시스템
  • 독창적 아이디어 기반으로 타 시스템과 차별화 됨
  • 기존의 오류제거 시스템과 더불어 사용가능
  • 합성유전자 cloning 단계에서 오류제거를 동시에 함으로 정확도 배가
인공 유전자 합성 서비스 현황

핵심 기술Ⅱ

B. subtilis Phage DNA polymerase Phi29를 이용한 유전자 등온성(isothermal) 합성법

  • Phi29 DNA 복제효소 3'→5' proof-reading exonuclease 활성을 가지고 있어 복제 에러율이 매우 낮음
  • Phi29 DNA 복제효소는 Isothermal multiple displacement amplification이 가능
  • Phi29 DNA 복제효소는 30~40℃에서 복제가 가능하며, displacement amplification이 유도되기에 PCR과는 다르게 동일한 온도에서 DNA의 증폭이 가능함

Loop Mediated Isothermal Amplification (LAMP)은 target DNA의 서로 다른 6~8개의 부위를 인식하는 4~6개의 primer를 사용하며 strand-displacing 능력을 보유한 Phi29 DNA 효소가 복제를 시작하고 2개의 primer가 loop 구조를 형성하여 다음 라운드의 증폭을 쉬운 ≫ 인공 유전자 합성에 있어 Phi29 효소 및 LAMP의 적용을 통한 복제 시 에러율이 거의 없는 등온성으로 복제하는 기술

핵심 기술Ⅲ

E. Coli를 이용한 in vitro cloning과 염기 오류 제거 기술

  • Phi29 DNA 복제효소 3'→5' proof-reading exonuclease 활성을 가지고 있어 복제 에러율이 매우 낮음
  • Phi29 DNA 복제효소는 Isothermal multiple displacement amplification이 가능
  • Phi29 DNA 복제효소는 30~40℃에서 복제가 가능하며, displacement amplification이 유도되기에 PCR과는 다르게 동일한 온도에서 DNA의 증폭이 가능함

Loop Mediated Isothermal Amplification (LAMP)은 target DNA의 서로 다른 6~8개의 부위를 인식하는 4~6개의 primer를 사용하며 strand-displacing 능력을 보유한 Phi29 DNA 효소가 복제를 시작하고 2개의 primer가 loop 구조를 형성하여 다음 라운드의 증폭을 쉬운 ≫ 인공 유전자 합성에 있어 Phi29 효소 및 LAMP의 적용을 통한 복제 시 에러율이 거의 없는 등온성으로 복제하는 기술

가격 / 제작 기간

실험목적에 적합한 정제 방법
합성 길이 가 격 제작 기간
≤ 2kb 별도문의 주문 접수 후 2주
2kb ~ 3kb 주문 접수 후 3주
3kb ~ 10kb 별도 문의

서비스 이용 시 확인 / 주의 사항

  • 최소 서비스 가격은 250,000원입니다.
  • non-complex sequence 기준 소요기간 및 가격입니다.
  • 본사 표준 벡터(pUC118 & pTOP)와 표준 균주(DH5α)를 사용한 클로닝은 무료로 제공됩니다.
  • 표준 벡터와 cloning 방법 이외의 경우 부가비용이 발생 할 수 있습니다. [ex) 고가 제한효소 사용, 비 범용 vector]
  • 합성 염기서열이 반복되거나 GC%가 너무 높거나 낮은 경우 인공합성이 제한될 수 있습니다.
  • 고객과 협의하여 Codon Optimization을 무료로 해드립니다. Codon Optimization이 고객의 실험 성공을 100% 보장하는 것은 아닙니다.
  • 모든 염기서열은 자체 개발된 점검 프로그램을 이용하여 합성 가능성 여부를 우선 판단하며 제한사항이 있는 경우 협의 후 진행합니다.
  • 합성을 위해 제공된 염기 서열정보는 비밀이 유지됩니다.
  • 접수 완료 후 합성이 진행되면 취소가 불가합니다.

최종 Product

  • Purified Plasmid DNA & Bacterial strain containing the plasmid (glycerol cell stock) 제공됩니다.
  • 합성 염기서열 확인 data (Assemble & Full sequence), 크로마토그램 파일(*.ab1)과 텍스트 형식의 시퀀스 파일(*.seq)이 제공됩니다.
    • ab1 파일은 '크로마스 프로그램'을 이용하여 확인하실 수 있습니다.