생명硏, 『2021년 10대 바이오 미래유망기술』 발표- Platform, Red, Green, White Bio로 살펴본 10대 미래유망기술 소개

생명硏, 『2021년 10대 바이오 미래유망기술』 발표- Platform, Red, Green, White Bio로 살펴본 10대 미래유망기술 소개

 

작성자 : 관리자작성일 : 2021-02-23

 

생명硏, 『2021년 10대 바이오 미래유망기술』발표

- Platform, Red, Green, White Bio로 살펴본 10대 미래유망기술 소개 -

□ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명硏) 국가생명공학정책연구센터(센터장 김흥열)는 『2021년 바이오 미래유망기술』을 발굴, 그 결과를 바이오정보 포털사이트인 바이오인(http://www.bioin.or.kr)에 발표했다.

○ 코로나19라는 거대한 소용돌이 속에서 인류는 일하고 생활하는 방식을 혁신하고 변화시켜야 하는 상황으로, 이번 연구는 포스트 팬데믹 관련 기술을 각 분야 기초·생명과학/공통기반(Platform Bio), 보건의료(Red Bio), 농림수축산·식품(Green Bio), 산업공정/환경·해양(White Bio) 분야로 구분
에 포함하여 『Platform, Red, Green, White Bio로 살펴본 10대 미래유망기술』을 소개하였다.

□ 과거 15년 이상 소요되던 백신 개발 기간이 코로나19를 겪으며 10∼18개월로 단축 Nature, SARS-CoV-2 vaccines in development, 2020.9
되면서 백신 개발에 관한 역사를 다시 쓰고 있다고 해도 과언이 아니다.

○ 이번에 보여준 백신 개발의 속도는 그간 인류가 발견하고, 개발해 온 생명과학 연구성과와 바이오 혁신기술의 집합체 바이러스 병원체의 유전체 서열을 그 어느 때 보다 빠르게 분석하였고, 고해상도 이미징기술로 바이러스와 인체세포의 결합부위를 눈으로 확인할 수 있었으며, 다양한 백신 플랫폼 기술(mRNA, DNA, 바이러스벡터 백신 등)을 통해 백신을 신속하게 개발
로,

○ 코로나19 백신 개발을 계기로 누가 사전에 바이오 혁신기술을 준비해서 확보해 놓고 있느냐가 국민의 생존과 더불어 경제적 가치 창출에 매우 중요하다는 것을 다시 한번 입증하였다.

□ 이에 생명硏 국가생명공학정책연구센터는 미래 파급효과가 큰 바이오 혁신기술 발굴을 위해 지난 2015년부터 바이오 미래유망기술 발굴 연구를 진행해 오고 있다.

○ 이번 연구는 그간의 노하우가 결집된 “혁신공감형*” 연구방법에 코로나19 관련 포스트 팬데믹 대응 미래유망기술 발굴 트랙**을 추가하였다.

* (1단계) 혁신적 연구성과의 키워드 네트워크, 다이나믹스 분석 등으로 혁신형 시드 (seed) 도출 ⇨ (2단계) 혁신 시드를 기반으로 전문가 토의를 통한 후보기술 도출 및 설문조사를 통한 최종선정 ⇨ (3단계) 공감 형성을 위한 단계로, 기술의 미래상을 담은 소설, SNS 홍보 및 전문가 심층 동향보고서 발간

** 사이언스紙에서 발간한 포스트 팬데믹 2040 미래사회 시나리오 Science, News from a postpandemic world, 2020.7.3. / Science에서 코로나19로 인한 포스트 팬데믹에 대한 2040년 미래상을 전망, 전세계 젊은 과학자들에게 코로나19 대유행의 장기적 영향에 대해서 2040년을 내다보는 시나리오를 받아 신문기사(News from a postpandemic world) 형태로 소개

기반으로 포스트 팬데믹 관련 미래유망 후보기술 도출

< 2021년 바이오 미래유망기술 발굴 프로세스 >

< 최종 선정된 2021년 10대 바이오 미래유망기술 >

분야
기술명
플랫폼바이오
(Platform Bio)
▸생물 유래 화학다양성 확보 기술(Chemical diversity in nature)
▸개인 맞춤형 체외 면역시스템(in vitro personalized immune system)
▸인공지능 기반 단백질 모델링(AI based protein modeling)
레드바이오
(Red Bio)
▸합성 면역(Synthetic immunity)
▸단일세포 교정기술(Single cell repairing)
▸나노백신/나노항체(Nanovaccine/Nanobody)
그린바이오
(Green Bio)
▸세포배양 축산 기술(Cellular agriculture)
▸식물 마이크로바이옴 엔지니어링(Plant microbiome engineering)
화이트바이오
(White Bio)
▸친환경 고분자 생산 미생물(Eco-friendly polymer producing microbe)
▸빅데이터 기반 생태건강성 평가 기술
(Ecological health assessment using bio big data)

※ 포스트 팬데믹 대응기술

□ 10대 바이오 미래유망기술 중 포스트 팬데믹 관련 기술이 5개(플랫폼 1개, 레드 2개, 그린 1개, 화이트 1개)가 선정되며 코로나19로 인한 영향력이 크게 반영된 것으로 평가된다.

○ 특히, 팬데믹으로 공급문제가 발생할 수 있는 축산업을 대체하기 위한 ‘세포배양 축산 기술’이 그린바이오 분야에서,

○ 코로나19 팬데믹으로 일회용 플라스틱 제품 사용이 급증하였는데 이를 해결할 수 있는 ‘친환경 고분자 생산 미생물’이 화이트바이오 분야에서 포스트 팬데믹 대응 바이오 미래유망기술로 선정되었다.

□ 10대 기술 중 파급효과가 가장 클 것으로 예측된 ‘인공지능 기반 단백질 모델링’은 분자물리학적 접근방법과 딥러닝 인공지능을 활용하여 생물학 난제 중 하나인 아미노산 서열에서 3차원 단백질 구조를 예측할 뿐만 아니라 세포 내 단백질 작용을 예측하는 기술로서,

○ 지난해 구글의 AI 프로그램인 알파폴드(AlphaFold)는 코로나19 바이러스의 일부 단백질 구조 예측 Nature, Improved protein structure prediction using potentials from deep learning, 2020.1.30
을 통해 백신 및 치료제 개발에 단서를 제공한 바 있다.

○ 해당기술은 단백질 구조 예측을 넘어서 단백질의 생체 내 작용기작 뿐만 아니라 질병과의 연관성, 약물표적 규명 등을 통해 신약개발의 시간과 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

□ 국가생명공학정책연구센터 김흥열 센터장은 “전 세계를 혼란 속으로 몰아넣은 코로나19는 아직도 현재 진행형으로, 포스트 코로나를 넘어서 포스트 팬데믹을 대비할 수 있는 혁신기술은 바이오 미래유망기술의 집합체가 될 것으로 예상한다”고 밝히고,

○ 이번 연구결과에서 10대 바이오 미래유망기술 중 5개의 포스트 팬데믹 대응기술이 포함되었으나, 추가적으로 감염병 대응에 초점을 맞추어 ‘포스트 팬데믹 대응 감염병 유망기술’을 도출할 예정이다.

○ 또한 국가생명공학정책연구센터는 포스트 팬데믹을 포함하여 향후 우리의 삶과 생활에 중요한 바이오 미래유망기술 발굴에 관한 연구방법을 진화해 나갈 계획이다.

□ 앞으로 팬데믹의 위협은 더 강하고, 더 빈번하게 발생할 것으로 예상되는 가운데 생명硏은 국가 유일의 바이오 전문 연구기관으로서,

○ 포스트 팬데믹 시대를 선도할 수 있는 바이오 미래유망기술을 지속적으로 발굴해 나갈 것이며,

○ 이를 통해 국민의 건강과 안전을 지키는 동시에 새로운 경제도약을 위한 국가전략 수립 및 정책 아젠다 도출에 기여할 계획이다.

□ 관련 자료는 아래의 링크를 통해 확인 가능하다.

○ 바이오인 사이트(https://www.bioin.or.kr/board.do?num=304797&cmd=view&bid=essay& cPage=1&cate1=all&cate2=all2)

[첨부 1] 2021 10대 바이오 미래유망기술 주요내용
[첨부 2] Platform, Red, Green, White Bio로 살펴본 10대 미래유망기술 인포그래픽
[별 첨] 2021 10대 바이오 미래유망기술 설명자료

 

첨부1

2021 10대 바이오 미래유망기술 주요내용

분야
미래유망기술 주요 내용
플랫폼
바이오
Platform Bio

생물 유래 화학다양성 확보 기술(Chemical diversity in nature)

▹ 심해 등 극한 환경에서 살아가는 생물과 그 안에 함께 있는 마이크로바이옴이 생산하는 다양한 물질을 확보하는 기술
▹ 그간 인류가 접근하기 힘들었던 극한 환경 속 생물로부터 화학다양성 확보를 통해 발굴한 새로운 천연물질은 신개념 항생제 등 신약 및 혁신 바이오소재 개발에 활용

개인 맞춤형 체외 면역시스템(in vitro personalized immune system)

▹ 개인 맞춤형 오가노이드에 면역세포 공배양 등을 통해 체외에서 개인의 면역체계를 모사하는 기술
▹ 개인별 면역 특성이 반영된 체외 시스템을 통해 면역반응의 기초연구부터 개인 맞춤형 치료제 개발, 효과적인 백신 개발에 기여

인공지능 기반 단백질 모델링(AI based protein modeling)

▹ 분자물리학적 접근방법과 딥러닝 인공지능을 활용하여 단백질 구조뿐만 아니라 세포 내 단백질 작용을 예측하는 기술
▹ 단백질 간의 네트워크 규명을 통해 그간 알지 못했던 생명현상을 밝힐 수 있고, 신속한 약물표적 발굴을 통해 신약개발의 생산성을 향상
레드
바이오
Red Bio

합성 면역(Synthetic immunity)

▹ 유전적으로 면역회로를 합성하여 면역세포의 활성을 높이거나 면역물질 생성을 조절하는 기술
▹ 기존 면역세포 치료의 효능을 극대화하고, 사이토카인 방출 증후군과 같은 부작용에 대한 한계를 극복하여 감염병, 암 및 다양한 질환 치료제 개발에 활용

단일세포 교정기술(Single cell repairing)

▹ 유전자 교정기술 등을 활용하여 단일세포 수준에서 질병을 치료하는 기술
▹ 조직을 치료 대상으로 할 경우 발생하는 낮은 유전자 전달, 면역반응, 교정효율과 세포 이질성의 문제를 극복하고 효율적이고 안전한 치료가 가능

나노백신/나노항체(Nanovaccine/Nanobody)

▹ 나노구조체 표면에 다량, 다종의 항원을 노출시키거나, 기존 항체보다 작고 효과적인 치료제를 제작하는 기술
▹ 크기가 작아 안정성, 용해도가 높고, 제조하기 용이하며, 조직 침투력이 높아 기존의 백신/항체치료제의 타겟이 되지 못하는 틈새 치료 영역에 적용 가능
그린
바이오
Green Bio

세포배양 축산 기술(Cellular agriculture)

▹ 팬데믹 등으로 공급문제가 발생할 수 있는 축산업을 대체하기 위해 세포배양 기반으로 육류나 우유를 제조하는 기술
▹ 지속가능한 녹색축산을 실현하고, 전통 축산업에서 발생하는 환경문제 완화 및 증가하는 축산물 수요에 대응 가능

식물 마이크로바이옴 엔지니어링(Plant microbiome engineering)

▹ 식물 공생 미생물체, 병원성 미생물체 분석으로 식물 마이크로바이옴 기능 조절을 통해 작물 성장을 돕거나 멸종위기 보호종을 보전하는 기술
▹ 우수한 성장성 및 병충해에 강한 식물 자원을 생산, 유지하는 기술의 한계를 극복하여 생명현상 연구뿐만 아니라 품종개량 등에 활용
화이트 바이오
White Bio

친환경 고분자 생산 미생물(Eco-friendly polymer producing microbe)

▹ 일회용품 및 미세플라스틱 문제를 해결하기 위해 미생물로부터 완전 친환경 고분자재료를 생산하는 기술
▹ 친환경 소재 산업 고도화를 통한 탄소발자국(carbon footprint) 저감 및 난분해 플라스틱 유래 환경오염 문제 해결에 기여

빅데이터 기반 생태건강성 평가 기술
(Ecological health assessment using bio big data)

▹ 바이오 빅데이터(특히, 미생물 군집구조)를 포함한 환경, 생태 데이터를 통합하여 생태계의 건강성을 평가하는 기술
▹ 미생물총의 오믹스를 이용한 평가기법은 샘플링이 간단하고, 이후 빅데이터 분석 공정도 상당히 표준화되어 있어, 보다 객관적이고 정확하며 세밀한 평가가 가능

※ 포스트 팬데믹 대응기술

첨부2

Platform, Red, Green, White Bio로 살펴본 10대 미래유망기술 인포그래픽