네이처 선정 "2023년 주목해야 할 과학 이벤트"

저명 과학학술지 네이처 Nature는 2022년 12월 19일 뉴스 초점으로 발표한 '2023년 주목해야 할 과학 이벤트 The science events to watch for in 2023'에는 다음 아홉 가지가 포함되었다.

 

1) 차세대 백신 Next-generation vacccines
2) 별 관측기술 고도화 Advanced stargazing
3) 병원체 감시목록 Pathgen watchlist
4) 달 탐사 임무 Moon missions
5) 크리스퍼 요법 CRISPR therapy
6) 기후변화 손실 및 피해 기금 Loss and damage fund
7) 표준모형을 넘어선 입자물리학 Beyond the standard model
8) 알츠하이머병 치료제 Alzheimer's drugs
9) 사용후핵연료 저장 Spent-fuel storage

 

 

1. 차세대 백신

 

코로나19 팬데믹을 계기로 mRNA 백신의 효과가 입증되면서 지금 세계의 제약사들이 RNA 바이러스가 일으키는 감염병을 예방할 수 있는 mRNA 백신을 집중 개발하고 있다.

독일 바이오엔텍 BioNTech은 몇 주 안에 말라리아, 결핵, 생식기 헤르페스에 대한 mRNA 백신을 가지고 최초의 사람 대상 임상시험을 시작할 예정이다.
바이오엔텍은 또한 미국 화이자 Pfizer와 공동으로 mRNA 기반 대상포진 백신 후보물질도 시험 중이다.
미국 모더나 Moderna에서는 생식기 헤르페스와 대상포진 예방 mRNA 백신 후보물질을 보유하고 있다.
2022년 11월 바이오엔텍과 화이자는 코로나19와 인플루엔자(독감) influenza을 동시에 예방할 수 있는 mRNA 백신 임상 1상 시험을 시작했다.

코로나19 백신을 주사 접종이 아닌 코 스프레이를 사용하여 보다 빠른 효과가 나타나는 지를 시험하고 있는 제약사들도 있다.
코 스프레이를 통한 백신 투여는 동물 대상 임상시험에서는 효과적이었지만 사람 대상 임상시험 결과가 나타나기까지는 많은 시간이 걸릴 지도 모른다.

 

2. 별 관측기술 고도화

 

2023년 7월 첫 사진 촬영을 계획하고 있는 칠레의 베라 C. 루빈 천문대의 대형 광시야 천체 관측 망원경(사진 출처-출처자료1)

지난해 7월 공개된 제임스 웹 우주망원경 James Webb Space Telescope(JWST)이 보내온 첫 번째 사진은 세상을 깜짝 놀라게 했다.

지난해에는 JWST가 우주에서 발견한 사실 중 일부만이 공개되었으며, 올해에도 천문학자들은 JWST가 보내온 결과를 토대로 은하 진화에 관한 발견을 계속 공유할 것이다.

 

2023년 발사 예정인 유럽우주국 European Space Agency(ESA)이 개발중인 유클리드 우주망원경 Euclid space telescope의 임무는 6년 동안 태양을 돌면서 촬영한 사진으로 우주의 3D 지도를 만드는 것이다.

일본 우주항공연구개발기구 Japan Aerospace Exploration Agency의 X선 촬영 및 분광학 임무 X-ray Imaging and Spectroscopy Mission 또한 지구에서 멀리 떨어진 별과 은하에서 방출된 방사선인 X선을 탐지하지 위한 지구 궤도 위성이다.

 

칠레의 베라 C. 루빈 천문대 Vera C. Rubin Observatory는 올해 2023년 7월부터 사진 촬영을 시작할 예정이다.

이 천문대에 설치된 망원경은 3개의 특수 거울과 32억 화소 pixel에 달하는 디지털카메라 1대를 장착하고 있어 3일이면 남쪽 하늘 전체를 촬영할 수 있다.

그리고 올해 가동될 세계에서 가장 큰 망원경인 중국 신장 치타이 전파망원경 Xinjiang Qitai Radio Telescope(QTT)은 길이가 110미터에 달하는 조종 가능한 접시를 통해 언제라도 하늘에 떠 있는 별의 75%를 관측할 수 있다.

 

3. 병원체 감시목록

 

세계보건기구 World Health Organization(WHO)는 발병 가능성이 높은 병원체 priorith pathgens에 대한 수정된 감시목록을 올해 발표할 예정이다.

이 감시목록은 300명에 달하는 과학자들이 25개 이상의 바이러스와 세균 계열에 대한 이용가능한 모든 증거를 검토한 끝에 발병 가능성이 높은 순서대로 배열한 것이다.

이 감시목록에 포함된 우선순위 병원체에 대한 연구개발 로드맵에는 각 병원체에 대한 개요에 이어 백신, 치료 및 진단시험의 개발 방향 등이 포함될 것이다.

 

 

4. 달 탐사 임무

 

목성의 위성인 가니메데, 유로파, 칼리스토 등을 탐사하게 될 유럽우주국(ESA)의 목성 얼음위성 탐사선 JUICE의 임무 수행 상상도(사진 출처-출처자료1)

미항공우주국 National Aeronautics and Space Administration(NASA)이 달 궤도로 쏘아올렸던 무인우주선 오리온 Orion 캡슐이 작년 2022년 12월 11일 지구 궤도로 귀환하면서, 서로 다른 임무를 띤 3개의 무인우주선이 달을 향해 발사되었다.

3개의 무인우주선은 각각 아랍에미리트 United Arab Emirates가 발사한 라시드 탐사선 Rashid rover, NASA의 루나 플래쉬라이트 Lunar Flashlight, 그리고 일본의 하쿠토-R 미션1 Japanese HAKUTO-R Mission 1으로서 2023년 4월 달에 연착륙을 시도할 것이다.

인도 우주연구기구 Indian Space Research Organisation의 3번 째 달 탐사선인 찬드라얀 3호 Chandrayaan-3는 2023년 중반 달의 남극 부근에 착륙할 예정이다.

또한 2023년에는 11명의 민간인이 스페이스엑스 SpaceX 로켓 스타쉽 Starship을 타고서 6일 동안의 민간 우주비행에 나서면서 최초의 민간인 달 여행도 보게 될 것이다.

 

올 4월 유럽우주국 ESA은 목성 얼음위성 탐사선 Jupiter Icy Moons Explorer(JUICE)을 발사하여 거대 기체 행성인 목성의 환경 및 3개의 위성을 관측하게 될 것이다.

 

 

5.  크리스퍼 요법

 

올해는 크리스퍼-캐스나인 CRISPR-Cas9 시스템을 이용하여 2종류의 유전성 혈액질환인 베타-지중해빈혈 β-thalassaemia과 낫적혈구병 sickle-cell disease을 치료하는 임상시험 결과에 따라 크리스퍼 유전자 편집요법 CRISPR gene-editing therapy의 첫 번째 승인이 기대되고 있다.

미국 매사추세츠주 보스턴 Boston in Massachusetts 소재 버텍스 제약 Vertex Pharmaceuticals과 같은 주 캠브리지 Cambridge 소재 크리스퍼 요법 CRISPR Therapeutics에서는 지금 엑사감글로진 오토템셀 exagamlogene autotemcel(엑사-셀 exa-cel)이란 이름의 치료제를 개발중이다.

이 유전자 편집요법은 환자 자신의 줄기세포를 수집하여 유전 결함이 있는 유전자를 CRISPR-Cas9 시스템으로 편집한 후 편집된 줄기세포를 환자에게 다시 주입하여 치료하는 방법이다.

버텍스 제약에서는 유전성 혈액질환 2종류를 대상으로 한 임상시험에서 성공한 엑사-셀을 크리스퍼 유전자 요법으로 올 3월 미국 식품의약국(USFDA)에 허가 신청할 예정이다.

 

 

6. 기후변화 손실 및 피해 기금

 

작년 2022년 11월 이집트 Egypt 샤름 엘-셰이크 Sharm El-Sheikh에서 열린 제27차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP27) United Nations Climate Conference에서 손실 및 피해 기금 Loss-and-Damage Fund에 대한 합의는 기후 정의를 향한 중대한 발걸음이었다.

이 합의에 따라 지금까지 배출량이 많았던 부유국들은 기후 변화로 큰 타격을 입은 빈곤국들에게 재정적 보상을 하게 되었다.

올 3월말 이전에 전환위원회 transitional committee가 이 기금 마련 방안을 권고할 것으로 예상되며, 내년 2024년 11월 두바이 Dubai에서 열리는 유엔 COP28 회의에서 전 세계 대표들에게 제시될 예정이다.

 

 

7. 표준모형을 넘어선 입자물리학

 

올해 개원하게 되는 세계에서 가장 강력한 중성자원이 설치된 스웨덴 유럽파쇄원(ESS)(사진 출처-출처자료1)

2022년 4월 물리학자들은 뮤온 Muon g-2 실험의 첫 번째 결과를 공개함으로써 올 2023년에는 보다 정확한 실험결과를 발표할 것으로 보인다.

이 실험은 뮤온으로 불리는 수명이 짧은 입자들이 자기장에서 어떻게 행동하는지를 연구함으로써 입자물리학의 표준모형 standard model의 민감도를 알아보는 것이다.

뮤온의 자기 속성을 나타내는 g 값은 표준모형에서는 2로 예측되지만, 뮤온 g-2 실험에서는 실제 g 값이 예측값 2에서 0.1% 벗어나는 것을 확인했다.

극히 미미한 오차이긴 하지만 입자 물리학자들은 현재의 표준모형 이론을 뒤집기에 충분하다고 생각하고 있다.

 

중국 남부에 있는 장먼(강문江門) 지하 중성미자 관측소 Jiangmen Underground Neutrino Observatory에서는 전기적으로 중성인 아원자 입자인 중성미자의 진동을 정확하게 측정할 수 있는 지하 700m 깊이에 보관된 검출기를 사용하여 표준모형을 넘어서는 물리학 탐구를 시작할 것이다.

 

입자물리학자들이 크게 기대하고 있는 또 하나의 행사는 스웨덴 룬드 Lund in Sweden 근처에 세워진 유럽파쇄원 European Spallation Source(ESS)의 개원이다.

이 범유럽 과제는 지금까지 만들어진 것 중 가장 강력한 선형 양성자 가속기 linear proton accelerator에서 발생하는 강렬한 중성자 빔 intense neutron beam을 사용하여 물질 구조를 연구하기 위한 것이다.

ESS는 2023년 첫 연구원들을 채용할 예정으로 있다.

 

 

8. 알츠하이머병 치료제

 

2023년 1월 초 미국 규제 당국은 임상 1상에서 인지 감소 속도를 확실하게 늦추게 하는 약물을 알츠하이머병 환자들에게 사용할 수 있는 지를 발표할 예정으로 있다.

제약회사 에자이 Eisai와 생명공학회사 바이오젠 Biogen이 공동 개발한 레카네맵 lecanemab은 뇌 속에 축적된 아밀리오드-베타 단백질 amyloid-β protein을 제거하는 단클론항체 monclonal antibody이다.

알츠하이머병 초기 단계인 1,795명을 대상으로 한 임상 3상 결과 레카네맵은 속임약(헛약) placebo 투여 대조군에 비해 27% 개선 효과가 확인되었다.

하지만 일부 과학자들은 이 결과는 미미한 개선 효과에 불과한 것으로 생각하고 있으며, 약물의 안전성을 우려하는 과학자들도 있다.

 

뉴욕시 New York City 소재 아나벡스 생명과학 Anavex Life Sciences에서 개발한 블라카메신 blarcamesine이라는 또 다른 알츠하이머 약물에 대한 임상시험도 계속 진행될 예정이다.

블라카메신은 뉴런(신경세포) neuron의 안정성 및 뉴런끼리의 상호 연결 능력을 향상시키는 단백질을 활성화한다.

 

9. 사용후핵연료 저장

 

핀란드에 있는 사용후핵연료 지하 저장시설(사진 출처-출처자료1)

세계 최초의 핵폐기물 저장시설이 핀란드 Finland 남서부 해안의 섬인 올킬루오토 Olkiluoto에서 2023년 가동될 예정이다.

핀란드 정부는 사용후핵연료 spent nuclear fuel를 안전하게 처리하기 위한 심층지하처분장 건설을 2015년 승인한 바 있다. 

최대 6,500톤의 방사성 우라늄이 구리 용기에 담겨 진흙으로 밀봉되어 지하 400미터 화강암 기반암 터널 안에 묻힐 것이다.

핵 물질은 수십만 년 동안 봉인된 상태로 유지될 것이며, 그 때쯤이면 방사능 수준은 무해할 정도가 될 것이다.

※출처
1. Nature, News in focus "The science events to watch for in 2023', Vol. 613, 7 January 2023.(뉴스 보도는 2022. 12. 19 https://www.nature.com/articles/d41586-022-04444-3)
2. 생명공학정책연구센터, '네이처, 2023년 주목해야 할 과학 이벤트 전망', BioINwatch: 23-3, '23. 1. 10.
3. 구글 관련 자료

2023. 2. 15 새샘