생명연, '합성면역, 나노백신' 등 2021년 10대 바이오 미래유망기술 발표
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생명연, '합성면역, 나노백신' 등 2021년 10대 바이오 미래유망기술 발표
  • 박장호 기자
  • 승인 2021.02.24 21:59
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'Platform, Red, Green, White' Bio 등 4개 분야 10대 기술
생명연국가생명공학정책연구센터가 발표한 '2021년 바이오 미래유망기술' / 자료이미지=생명연
생명연국가생명공학정책연구센터가 발표한 '2021년 바이오 미래유망기술' / 자료이미지=생명연

[위즈뉴스] 한국생명공학연구원(이하 '생명연') 국가생명공학정책연구센터가 '2021년 바이오 미래유망기술'을 발굴해 발표했다.

이번에 발표된 바이오 미래유망기술은 Platform Bio(기초 및 생명과학, 공통기반), Red Bio(보건의료), Green Bio(농림축수산 및 식품), White Bio(산업공정 및 환경 해양) 등 4개 분야로 구분된 10대 기술이다. 

10대 기술을 분야별로 살펴보면 다음과 같다.

플랫폼 바이오(Platform Bio) 분야의 3대 기술

1. 생물 유래 화학다양성 확보 기술(Chemical diversity in natur) : 심해 등 극한 환경에서 살아가는 생물과 그 안에 함께 있는 마이크로바이옴이 생산하는 다양한 물질을 확보하는 기술로, 그간 인류가 접근하기 힘들었던 극한 환경 속 생물로부터 화학다양성 확보를 통해 발굴한 새로운 천연물질은 신개념 항생제 등 신약 및 혁신 바이오소재 개발에 활용될 수 있다.

2. 개인 맞춤형 체외 면역시스템(in vitro personalized immune system) : 개인 맞춤형 오가노이드에 면역세포 공배양 등을 통해 체외에서 개인의 면역체계를 모사하는 기술로, 개인별 면역 특성이 반영된 체외 시스템을 통해 면역반응의 기초연구부터 개인 맞춤형 치료제 개발, 효과적인 백신 개발에 기여할 수 있다. 

3. 인공지능 기반 단백질 모델링(AI based protein modeling) : 분자물리학적 접근방법과 딥러닝 인공지능을 활용하여 단백질 구조뿐만 아니라 세포 내 단백질 작용을 예측하는 기술로, 단백질 간의 네트워크 규명을 통해 그간 알지 못했던 생명현상을 밝힐 수 있고, 신속한 약물표적 발굴을 통해 신약개발의 생산성을 향상하는데 기여할 수 있다.

레드 바이오(Red Bio) 분야의 3대 기술 

4. 합성 면역(Synthetic immunity ) : 유전적으로 면역회로를 합성하여 면역세포의 활성을 높이거나 면역물질 생성을 조절하는 기술로, 기존 면역세포 치료의 효능을 극대화하고, 사이토카인 방출 증후군과 같은 부작용에 대한 한계를 극복하여 감염병, 암 및 다양한 질환 치료제 개발에 활용될 수 있다.

5. 단일세포 교정기술(Single cell repairing) : 유전자 교정기술 등을 활용하여 단일세포 수준에서 질병을 치료하는 기술로, 조직을 치료대상으로 할 경우 발생하는 유전자전달, 면역반응, 낮은 교정효율, 세포 이질성의 문제를 극복하고 효율적이고 안전한 치료가 가능할 수 있다.

6. 나노백신/나노항체(Nanovaccine/Nanobody) : 나노구조체 표면에 다량, 다종의 항원을 노출시키거나, 기존 항체보다 작고 효과적인 치료제를 제작하는 기술로, 크기가 작아 안정성, 용해도가 높고, 제조하기 용이하며, 조직 침투력이 높아 기존의 백신/항체 치료제의 타겟이 되지 못하는 틈새 치료 영역에 적용이 가능하다.

그린 바이오(Green Bio) 분야의 2대 기술 

7. 세포배양 축산 기술(Cellular agriculture ) : 팬데믹 등으로 공급문제가 발생할 수 있는 축산업을 대체하기 위해 세포배양 기반으로 육류나 우유를 제조하는 기술로, 지속가능한 녹색축산을 실현하고, 전통 축산업에서 발생하는 환경문제 완화 및 증가하는 축산물 수요에 대응이 가능할 수 있다.

8. 식물 마이크로바이옴 엔지니어링(Plant microbiome engineering) : 식물 공생 미생물체, 병원성 미생물체 분석으로 식물 마이크로바이옴 기능 조절을 통해 작물 성장을 돕거나 멸종위기 보호종을 보전하는 기술로, 우수한 성장성 및 병충해에 강한 식물 자원을 생산, 유지하는 기술의 한계를 극복하여 생명현상 연구뿐만 아니라 품종개량 등에 활용할 수 있다.

화이트 바이오(White Bio) 2대 기술 

9. 친환경 고분자 생산 미생물(Eco-friendly polymer producing microbe ) : 일회용품 및 미세플라스틱 문제를 해결하기 위해 미생물로부터 완전 친환경 고분자 재료를 생산하는 기술로, 친환경 소재 산업 고도화를 통한 탄소발자국(carbon footprint) 저감 및 난분해 플라스틱 유래 환경오염 문제 해결에 기여할 수 있다.

10. 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 기술로, 미생물총의 오믹스를 이용한 평가기법은 샘플링이 간단하고, 이후 빅데이터 분석 공정도 상당히 표준화 되어 있어, 보다 객관적이고 정확하며 세밀한 평가가 가능하다.

생명연 국가생명공학정책연구센터는 미래 파급효과가 큰 바이오 혁신기술 발굴을 위해 지난 2015년부터 바이오 미래유망기술 발굴 연구를 진행해 오고 있으며, 이번 연구는 그간의 노하우가 결집된 '혁신공감형' 연구방법에 코로나19 관련 포스트 팬데믹 대응 미래유망기술 발굴 트랙을 추가했다..

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”면서 "이번 연구결과에서 10대 바이오 미래유망기술 중 5개의 포스트 팬데믹 대응기술이 포함되었으나, 추가적으로 감염병 대응에 초점을 맞추어 ‘포스트 팬데믹 대응 감염병 유망기술’을 도출할 예정"이라고 말했다.

 


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