생물체의 유용한 특성을 이용해서 여러 가지 공업적 공정, 공업적 규모로 이루어지는 생화학적 공정. 생물공학 또는 생명공학이라고도 한다. DNA 재조합 기술을 응용한 여러 가지 새로운 과학적 방법 등도 이에 속한다.

생물공학의 정의와 대상 내용은 시대에 따라 크게 변화되어 왔다. 현재는 생명과학의 전체 분야를 학제간의 구별없이 연구하는 기초적 학문과 이를 기반으로 새로운 기술의 개발을 목적으로 삼은 응용분야를 모두 내포하고 있다.

유전공학(genetic engineering)이 대두되면서 바이오테크놀로지란 용어를 쓰기 시작했지만 유전자 공학의 공업적 응용에 국한되지 않고 발효공학, 하이브리도마공학(모노클로날 항체 생산), 농업공학(동식물의 형질전환) 등 광범위한 내용을 포용한다.

【연구사】 바이오테크놀러지의 시초는 생명체의 구조와 기능을 모방하여 공학적 기계생산 또는 그 공정을 응용해서 물질을 생산하는 데서 비롯되었다. 즉, 1960년대까지는 미생물을 이용한 발효공업과 같은 식품·조미료·알콜 생산의 산업적 공정 및 생산과 의약품을 개발하는 분야였다.

1960년대 이후 컴퓨터기술의 개발과 함께 로봇 제어기술을 뒷받침하는 인공지능에 관한 연구, 인간의 작동에 적합한 기계설계를 위한 인간공학의 연구 등이 등장했다. 특히 생물계에 존재하는 피드백 조절(feedbeck regulation)을 이용한 동물의 신경계와 운동의 조화를 적극적으로 활용하는 과학기술이 대두하여 이를 바이오닉스(bionics)라고도 한다.

병의 치료와 진단에 전자공학-기술을 활용한 분야를 의용공학(medical electronics 또는 medical engineering)이라 하며, 인체의 생리적 특성을 공학적 측면에서 연구하는 생체공학과 구별한다. 생체기능의 메커니즘이 분자 수준에서 이해되면서 생체공학 분야의 응용은 방대한 영역을 점유했다.

1970년대에는 생체의 기능조절을 공학에 응용하려는 시도가 도입되었으며, 1970년대 후반부터 바이오테크롤러지는 대상과 영역이 급속히 확대되어 생물공학의 전성기로 진입하였다. 종래의 미생물공학은 주로 유전공학으로 발전되었으나 현재는 그 외에 발생공학·세포공학 등과 같이 새로운 분야가 개척되었다.

이 분야에서는 생물 구조의 여러 단위 수준에서 인위적인 조작을 통해 인간의 입장에서 보다 더 편리한 특징과 성질을 지닌 생물체의 일부 또는 전 개체를 만들기 위한 연구가 진행되고 있다. 인공심장과 같은 인공장기나 조직의 개발도 재활의학 측면에서 연구 영역이 넓어지고 있다. 1980년대는 생물학 전체 분야가 생물공학과 연관되어 있다.

【이용】 특히 분자유전학적 연구 업적에 의해서 유전자 산업·유전(자)공학 등 생물산업의 분야는 새롭게 확장되고 있다. 생물산업의 한 가지 예를 들어보면 다음과 같다.

당뇨병 치료제인 인슐린은 생체 활성물질이므로 다량으로 생산할 수 있는 기술이 없었다. 우리는 대형동물을 이용해서 주로 인슐린을 생산했다. 그러나 분자의 아미노산 서열이 밝혀졌고, 바이오테크놀러지가 발전하여 사람의 인슐린 유전자를 클로닝하는 데 성공했으며, 그 유전자의 염기 배열순서도 정확히 밝혀졌다.

이처럼 클로닝된 인슐린 유전자는 플라스미드(plasmied)라는 작은 DNA단편에 붙여서 미생물 체내에 옮겨주면 그 미생물 체내에서 도입된 유전자 발현이 일어나서 사람의 인슐린을 사람이 아닌 미생물이 합성해 낸다. 이와 같은 과정을 밟아서 합성된 인슐린을 잘 정제하여 새로운 의약품 개발산업이 된 것이다.

인슐린 생산을 위한 연구가 단기간내에 이루어진 것은 아니다. 연구진행의 여러 단계에서 나타났던 문제들을 기초과학적 연구로서 해결했기 때문에 성공한 것이다. 이런 점에서 볼 때 기술개발에 관련된 기초과학적 연구는 매우 필수적이다.

이와 같이 DNA 재조합 기술의 이용은 농학 및 축산학 분야에서 새로운 품종개량을 적극적으로 추진하는 데 매우 유용하다. 뿐만 아니라 유전적 질병의 진단과 유전자 치료법의 개발에도 바이오테크놀러지는 무한한 가능성을 제시한다.

유전병은 종류에 따라서 사람의 발생 초기에 발병하는 경우도 있고, 소년기·청년기, 혹은 장년기에 가서야 발병하는 경우도 있다. 발생 초기에 발병하면 일반적으로 태아는 유산 또는 사산된다. 그래서 출생전 진단법도 다양하게 발전되었고, 출생 후에 진단하는 방법도 개발되었다. 뿐만 아니라 발병은 하지 않더라도 유전병의 원인이 되는 유전자를 가지고 있는 보인자 여부의 검사도 바이오테크놀러지에 의해 가능하다.

의학에서 관심깊은 과제 중의 하나는 유전자 치료이다. 건강한 사람의 DNA(유전자) 또는 mRNA와 상보적인 cDNA를 만들어 이것을 DNA 재조합법으로 레트로바이러스 벡터와 결합시키고, 그것은 그 DNA 결합으로 생긴 유전병 환자의 세포에 효율적으로 도입시키는 방안이 고안되어 있다. 그러나 현재는 배양세포를 이용한 실험적 단계에 있지만 응용될 수 있는 시기가 곧 올 것이다.

그런데 실제 응용할 단계에 이르면 윤리적 문제를 포함하여 많은 문제가 제기될 가능성도 있다. 순수 분자생물학의 연구에서도 DNA의 구조 비교, 생물의 특성에 대한 동질성과 이질성의 원인, 종의 특성과 분화, 생물의 진화 등 생명현상의 해석에 한 차원 높은 연구가 실시되고 있는데 대부분 바이오테크놀러지를 이용하고 있다.