고농도 배지에 따른 산업용 균주 발효 최적화를 위한 동역학적 모델링의 한계점

산업적 규모의 발효공학에서 고농도 배지를 사용할 때 발생하는 현상은 단순한 성장률 감소 이상의 복잡한 시스템 문제를 야기하며, 기존의 시스템 생물학 모델로는 완전히 포착하기 어려운 지점이 존재한다.

최근 연구의 도전 과제

• 높은 세포 밀도에서 발생하는 대사체 불균형과 부산물 축적이 세포 활동에 미치는 비선형적 영향 해석의 어려움이 주요 난제로 남아있다.
• 전통적인 수학적 모델들이 가정하는 환경 균일성(Homogeneity)이 실제 생물반응기 내에서는 깨지는 현상을 반영하는 데 한계가 있다.

특히, 고농도 조건에서 나타나는 세포막 스트레스와 관련된 미지의 신호전달 경로에 대한 정량적 이해가 부족하며, 이는 합성생물학 기반의 회로 설계 적용에 있어 큰 걸림돌이다. 따라서 실제 공정을 모사하는 Bioprocess Modeling 기법의 고도화가 요구된다.