2021년 10대 바이오 미래유망기술

생명공학연구센터는 지난 2015년부터 바이오 미래유망기술을 발굴 연구를 추진해오고 있으며, 올해 그 여섯 번째 연구 결과를 올 2월에 발표하였다.

 

선정된 2021년 10대 미래유망기술은 최근 2~3년 동안 해외 및 국내 저명 기관에서 선정 발표된 바이오 분야 기술들을 평가하고, 5~10년 이내에 그 실현이 가능하며, 장래 기술적 및 산업적 혁신성, 그리고 사회문제 해결 가능성에 대한 파급 효과가 높게 전망되는 기술을 3단계 과정을 거쳐 선정하였다.

 

1단계는 혁신적 연구 성과 점검(모니터링) monitoring 등을 통한 혁신형 종자 기술 seed tech 발굴,

2단계는 미래유망 후보기술 선정 및 10대 미래유망기술 최종 결정,

마지막 3단계는 10대 미래유망기술에 대한 공감대 형성 등이다.

 

2단계에서 선정된 미래유망 후보기술은 2배수에 달하는 총 20개(플랫폼 바이오 6, 레드 바이오 6, 그린 바이오 4, 화이트 바이오 4)였다.

 

미래유망 후보기술에 대한 평가는 두 차례에 걸친 설문조사를 통해 이루어졌는데, 1차는 BPRC에서 발간하는 간행물 또는 웹사이트 정보를 이용하는 바이오인 BioIN 고객 대상, 2차는 미래유망 후보기술 선정에 참여한 전문가위원회와 총괄위원회를 대상으로 하였으며, 1, 2차 설문조사 결과를 합산하여 2021년 10대 바이오 미래유망기술을 최종 선정하였다.

 

네 분야별 바이오 미래유망기술 내용은 다음과 같다.

 

A. 플랫폼 바이오(기초·기반 생명과학) Platform Bio

 

1. 생물 유래 화학다양성 확보 기술 Chemical diversity in nature

 

수심 1000미터 이상의 심해 deep sea와 같은 극한환경 extreme environment에서 사는 생물인 극한생물 extremophile은 물론 극한생물의 몸에 공생하는 미생물체(마이크로바이옴) microbiome가 생산하는 다양한 화학물질을 확보하는 기술이다.

 

오랫동안 인류가 접근하기 힘들었던 극한생물에게서 다양한 화학물질을 확보하여 새로운 천연물질을 탐색함으로써, 신개념 항생제와 같은 신약과 혁신적인 바이오소재를 개발하는데 활용할 수 있다.

 

2. 개인 맞춤형 체외 면역시스템 In vitro personalized immyne system

 

개인 맞춤형 유사기관(오가노이드) organoid[인체 기관과 비슷한 기능을 가진 인공 기관]에 면역세포를 공생배양 coculture함으로써 체외에서 개인의 면역체계를 만드는 기술이다.

 

개인별 면역 특성이 반영된 체외 시스템을 통해 면역반응의 기초 연구에서부터 개인 맟춤형 치료제 개발과 효과적인 백신 개발에 기여할 것이다.

 

3. 인공지능 기반 단백질 모형화(모델링) AI based protein modeling

 

분자물리학적 접근 방법과 심층기계학습(딥러닝) deep learning 인공지능을 활용하여 단백질 구조 파악과 함께 세포 내 단백질 작용을 예측하는 기술이다.

 

단백질 사이의 연결망(네트워크) network을 규명함으로써 그동안 알지 못했던 생명 현상을 밝힐 수 있고, 신속한 약물표적을 찾아냄으로써 신약 개발의 생산성 향상이 기대된다.

 

B. 레드 바이오(의약품 등 보건의료) Red Bio

 

4. 합성 면역 Syntheic immunity

 

유전적으로 면역 회로를 합성하여 면역세포의 활성을 높이거나 면역물질 생성을 조절하는 기술이다.

 

기존 면역세포 치료의 효능을 극대화하고, 사이토카인 cytokine 방출 증후군과 같은 부작용에 대한 한계를 극복하여 감염병, 암 및 다양한 질환 치료제 개발에 활용된다.

 

5. 단일세포 교정기술 Single cell repairing

 

유전자 교정기술 등을 활용하여 단일세포 수준에서 질병을 치료하는 기술이다.

 

세포들이 모여 만들어진 조직 tissue을 치료 대상으로 할 때 발생하는 유전자 전달, 면역반응, 낮은 교정효율, 세포 이질성의 문제를 극복함으로써 효율적이고 인전한 치료가 가능하다.

 

6. 나노백신/나노항체 Nanovaccine/Nanobody

 

나노구조체 표면에 다량·다종의 항원을 노출시키거나, 기존 항체보다 작으면서 효과적인 치료제를 제작하는 기술이다.

 

크기가 작아 안정성과 용해도가 높고, 제조하기 쉬우며, 조직 침투력이 높아 기존의 백신 및 항체 치료제의 표적이 되지 못하는 틈새 치료 영역에 적용할 수 있다.

 

C. 그린 바이오(식품·종자 등 바이오농업) Green Bio

 

7. 세포배양 축산 기술 Cellular agriculture

 

범유행범(팬데믹) pandemic 등으로 공급 문제가 생길 수 있는 축산업을 대체하기 위해 세포배양 기반으로 육류나 우유를 제조하는 기술이다.

 

지속가능한 녹색축산을 실현하고, 전통 축산업이 갖고 있는 환경문제를 줄이면서 증가하는 축산물 수요에 대응할 수 있다.

 

8. 식물 미생물체(마이크로바이옴) 공학(엔지니어링) Plant microbiome engineering

 

식물 공생 미생물체 및 병원성 미생물체를 분석하고 식물 미생물체 기능을 조절함으로써 작물 성장을 돕거나 멸종 위기 보호종을 보전하는 기술이다.

 

잘 자라면서도 병충해에 강한 식물 자원을 생산·유지하는 기술의 한계를 극복함으로써 생명현상 연구와 더불어 품종 개량에 활용할 수 있다.

 

D. 화이트 바이오(에너지·소재 등 바이오화학) White Bio

 

9. 친환경 고분자를 생산하는 미생물 Eco-friendly polymer producing microbe

 

일회용품과 미세플라스틱 문제를 해결하기 위해 미생물에게서 완전 친환경 고분자 재료를 생산하는 기술이다.

 

친환경 소재산업 고도화를 통한 탄소 발자국 carbon footprint[개인 또는 단체가 직·간접적으로 발생시키는 온실기체 총량]을 줄이면서, 난분해/분해불가능 플라스틱 사용에 따른 환경오염 문제 해결에도 기여할 것이다.

 

10. 빅데이터 기반 생태건강성 평가 기술 Ecological health assessment using bio big data

 

바이오 빅데이터 big data[기존 데이터베이스의 처리 능력을 넘어서는 방대한 양의 자료](특히 미생물 군집 구조)를 포함한 환경 및 생태 자료를 통합하여 생태계의 건강성을 평가하는 기술이다.

 

미생물체(마이크로바이옴) micrbiome의 오믹스(체학) omics[-옴 -ome은 전체를 의미하는 용어로서, 유전체 genomics·단백질체 proteomics·미생물체 microbiome 등을 총칭]를 이용한 평가 기법은 표본 채취가 간단하고, 이후 빅데이터 분석 공정도 매우 표준화되어 있기 때문에, 보다 객관적이고 정확하며 세밀한 평가가 가능하다.

 

※출처: 생명공학정책연구센터(Biotech Policy Research Center, BPRC), '2021 바이오 미래유망기술', BioINsay No.55, 총서 제295권, 2021. 2.

 

2021. 3. 12 새샘