바이오인, ‘2019 10대 바이오 미래유망기술’ 발표

DNA 기록기술·逆노화성 운동모방 약물·광의학 치료기술 등 선정

한국생명공학연구원 생명공학정책연구센터(BioIN)는 최근 ‘2019 10대 바이오 미래유망기술’을 선정, 발표했다.

10대 미래유망기술은 플랫폼 바이오 분야에서 △DNA 기록기술/분자레코딩 △조직별 면역세포 세포체 지도 △자기조직화 다세포 구조 등 3개, 레드 바이오 분야에서 △逆노화성 운동모방 약물 △광의학 치료기술 △암 오가노이드 연계 면역세포 치료기술 등 3개, 그린 바이오 분야에서 △미토콘드리아 유전체편집을 통한 대사조절기술 △식물공장형 그린백신 등 2개, 화이트 바이오 분야에서 △플라스틱 분해 인공미생물 △유전자회로 공정 예측기술 등 2개이다.

DNA 기록기술/분자레코딩(DNA writer/Molecular recording)은 생물학적·인공적 정보를 살아있는 세포 내에서 처리하고 저장할 수 있도록 DNA를 역동적인 기록 매개체로 활용하는 기술이다. 생물시스템의 분자적인 현상과 정보를 DNA에 기록하고 저장함으로써 생명현상을 이해하는데 큰 도움이 될 뿐만 아니라 질병치료, 품종개량 등 실용적인 면에서도 활용 가능하다는 설명이다.

조직별 면역세포 세포체 지도(Cellomics map of tissue-resident immune cells)는 조직 특이적 면역세포의 종류, 기능 및 상호 관계를 이해하기 위해 세포체의 전체상을 파악하고 시각화하는 기술이다. 조직별 면역세포의 기능과 발병기전을 연계해 이해하고, 이를 바탕으로 효과적인 면역세포 기반 치료제 개발에 기여할 것이란 전망이다.

자기조직화 다세포 구조(Self-organizing multicelluar structures)는 합성유전회로(synthetic genetic circuits)를 설계해 생물의 능력을 모방할 수 있는 맞춤형의 3D 구조(조직)를 제작하는 기술로, 생물의 능력을 모방할 수 있는 재료 제작이 가능해 맞춤형 생체물질, 조직 및 대체장기 개발에 기여할 것이란 예상이다.

逆노화성 운동모방 약물(Exercise-mimicking medicine for anti-aging)은 실제 운동을 하지 않아도 운동효과를 나타내 근육노쇠 등 노인성질환을 예방할 수 있는 약물로, 건강증진에 가장 효과적이라고 증명된 운동의 좋은 효능을 모방하는 약물개발을 통해 건강노화와 노화예방에 기여할 것으로 기대되고 있다.

광의학 치료기술(Photodynamic/Photothermal therapy)은 특정 파장대의 빛과 광민감제(photosensitizer)를 암세포의 내부로 도입시켜 그 빛을 이용해 암세포를 제거하는 기술, 특정 암세포만을 선택적으로 파괴할 수 있어 비교적 고통과 후유증이 없고, 보다 안전하고 효율적인 차세대 암 치료기술이다.

암 오가노이드 연계 면역세포 치료기술(Canceroid-mediated immune cell therapy)은 암환자 세포 유래 암 오가노이드를 이용해 환자 맞춤형 면역세포치료제를 생산하고 이를 항암치료에 활용하는 기술로, 암 오가노이드는 다양한 암종에 대한 환자 맞춤형 면역세포치료제 생산으로 항암치료에 기여할 뿐만 아니라 최적의 항암효과를 평가하는 플랫폼으로도 이용 가능하다는 설명이다.

미토콘드리아 유전체편집을 통한 대사조절기술(Metabolic modification by mitochondrial genome editing)은 에너지 생산기관인 미토콘드리아 유전체편집을 통해 식물의 물질대사를 조절하고 생산성을 증대시키는 기술로, 급격한 환경변화에도 식물 대사조절을 통해 지속가능한 작물 재배가 가능해 안정적인 식량자원 확보에 기여할 전망이다.

식물공장형 그린백신(Plant-based vaccine production in plant factory)은 식물공장 생산방식을 적용해 부작용이 적고 효율적인 식물백신을 대량으로 생산하는 기술로, 밀폐형의 식물 기반의 생산시스템은 비교적 단기간 내에 백신의 대량생산이 가능해 감염병에 대한 신속한 대응이 가능하다.

플라스틱 분해 인공미생물(Plastic degrading artificial microorganism)은 합성생물학을 통해 플라스틱 분해능을 보유한 미생물을 상향식(bottom-up) 방식으로 개발하는 기술로, 플라스틱 분해능이 우수한 미생물의 유전체를 디자인(design)-빌드(build)-테스트(test)-런(learn) 사이클로 합성해 해양 등에 심각한 환경오염을 일으키는 플라스틱 문제해결에 기여한다.

유전자회로 공정 예측기술(Predictable genetic circuit engineering)은 빅데이터로 기계학습 된 시뮬레이션으로 합성유전자회로의 최종출력(소재·물질 생산능 등)을 예측하는 기술로, 예측 가능하며 엄격한 제어가 가능한 유전자회로 설계로 생물시스템의 불확실성을 줄여 반복실험의 비용과 시간을 절감해 바이오 기반의 지속가능한 산업으로의 전환을 촉진할 것이란 전망이다.

센터 측은 미래유망기술 별로 경쟁력을 갖추기 위한 필요사항도 함께 소개했다.

DNA 기록기술/분자레코딩 기술은 유전자 편집기술 등 핵심적인 요구기술이 종합돼야 실현이 가능하기 때문에 이와 관련된 국내 산·학·연의 보유역량을 융합하고 결집할 필요가 있으며, 국제특허 출원 등 국제경쟁력의 확보를 위해 신속한 대응 필요가 있다고 짚었다.

자기조직화 다세포 구조는 바이오장기 이식기술과 함께 시너지를 낼 수 있는 자기조립화 다세포 구조 제조기술 개발이 필요하다는 지적이다.

逆노화성 운동모방 약물은 개별 연구자 수준에서 해당기술을 개발하기 보다는 산·학·연·병의 유기적 협력이 필요하다고 언급했다.

광의학 치료기술은 바이오 뿐만 아니라 나노공학, 의공학, 재료공학 등 다양한 학문과 기술이 융합돼야 구현이 가능하기 때문에 다학제 관점의 연구와 기술개발의 필요성을 제기했다.

암 오가노이드 연계 면역세포 치료기술은 암 오가노이드를 활용한 항암 면역세포의 최적화된 항암효능 검증 시스템 및 생체 내 효능을 반영하는 모사시스템 구축이 필요하다.

미토콘드리아 유전체편집을 통한 대사조절기술은 유전체편집기술 등으로 개발된 작물을 기존의 GMO(Genetically modified organism)와 같이 규제할 것인지에 대한 국가별, 국제적 기준이 명확하지 않은 상황으로, 실용화를 위해 사전에 규제에 대한 논의가 필요하다는 입장이다.