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안녕하세요. 퍼들입니다. 이번에 과학기술정보통신부와 한국생명공학연구원(KRIBB)에서는 바이오 분야의 미래 비전을 제시할 '2025년 10대 바이오 미래유망기술'을 발표했습니다. 처음 기사를 보고 10대 바이오 미래유망기술에 대해서 굉장히 궁금해졌습니다. 경제 분야에서도 상당히 고무적인 일이 아닐 수 없습니다. 이번 포스팅에서는 10대 바이오 미래유망기술에 대해서 간략하게 설명하겠습니다.
과기정통부와 KRIBB는 3대 게임체인저 기술 중 하나인 첨단바이오 분야 미래유망기술을 2015년부터 발굴해 오고 있습니다. 국내외 주요 기관에서 과학기술 전 분야를 대상으로 미래유망기술을 발표하는 것과 달리 바이오 특화발굴 프로세스를 구축해 기술을 선정·발표하고 있는데요. 선정 과정에는 산·학·연·병 전문가뿐만 아니라 바이오에 관심이 많은 일반 국민도 바이오 정책 정보 포털사이트 바이오인(http://www.bioin.or.kr)을 통해 참여할 수 있습니다.
바이오 미래유망기술은 향후 5~10년 이내에 기술적 또는 산업적 실현이 가능하며, 첨단바이오 분야뿐만 아니라 여러 분야에 기술·산업적 파급효과가 높을 것으로 예상되는 기술입니다. 올해 바이오 미래유망기술 발굴 결과에 따르면, 향후 바이오 연구 패러다임은 인공지능 기술과 융합해 반복적인 실험과 관찰 중심의 연구에서 데이터 기반의 예측과 추론으로 변화할 것으로 기대되고 있습니다.
1. 인간 면역체(Human immunome)
인간 면역 시스템을 고해상도로 측정하는 기술을 기반으로 글로벌 면역 데이터베이스 생성 및 인간 면역체계 AI 모델 구축을 통해 인체 면역력을 강화할 것으로 기대됩니다. 특히 실시간으로 백신 접종자의 면역 데이터를 분석함으로써 병원체에 대한 방어력을 예측할 수 있어 코로나19와 같이 전 세계적으로 빠르게 전파되는 감염병 예방에 효과적으로 기여할 전망입니다.
2. 다중암 조기진단(multi-cancer early detection)
다중암 조기진단은 한 번의 검사로 여러 종류의 암을 초기 단계에서 발견할 수 있는 기술입니다. 이는 기존의 단일 암 진단 방식보다 훨씬 효율적이며, 환자의 생존율과 치료 성공률을 높이는 데 기여합니다. 주로 혈액, 체액, 또는 조직 샘플에서 다양한 바이오마커를 분석하는 방식을 사용합니다.
3. RNA 구조체(RNA structurome)
RNA 구조체는 세포 내 RNA 분자의 3차원 구조와 그 변화를 연구하는 학문적 개념입니다. RNA는 단순히 유전 정보를 전달하거나 단백질로 번역되는 중간 매개체로서의 역할을 넘어, 구조적 특성과 기능적 역할을 수행하는 복잡한 분자입니다. RNA 구조체는 RNA 분자의 구조적 다양성을 포괄적으로 이해하려는 연구 분야를 의미하며, 이는 유전체학의 확장된 한 축으로 자리 잡고 있습니다.
4. AI가 디자인한 유전자 편집기(AI-designed gene editors)
AI가 디자인한 유전자 편집기(AI-designed gene editors)는 인공지능 기술을 활용해 기존의 유전자 편집 도구를 개선하거나 새로운 편집기를 설계한 것을 의미합니다. 이 기술은 유전자 편집의 효율성과 정확성을 극대화하고, 기존의 한계를 극복하기 위해 개발되고 있습니다. CRISPR-Cas9와 같은 기존 유전자 편집 도구를 최적화하거나, 특정 목적에 맞춘 새로운 유전자 편집 효소를 설계하는 데 AI를 사용합니다. AI는 대규모 유전체 데이터 분석, 효소 설계, 오프 타겟 효과 최소화 등에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
5. 항노화 항체치료제(anti-aging antibodies)
항노화 항체치료제(anti-aging antibodies)는 노화 과정에서 발생하는 생물학적 변화를 표적으로 하여 이를 늦추거나 역전시키기 위해 개발된 항체 기반 치료제입니다. 이러한 치료제는 노화와 관련된 염증, 세포 노화, 조직 퇴행 등을 표적으로 하여 건강 수명을 연장하고, 노화 관련 질병(예: 심혈관 질환, 암, 알츠하이머병 등)을 예방하거나 치료하는 데 목적이 있습니다.
6. 분자접착기술(Molecular glue)
분자접착기술은 세포 내 단백질 간의 비자연적인 상호작용을 유도하거나 강화하여 특정 생물학적 효과를 발생시키는 소분자 화합물을 활용하는 기술입니다. 이 기술은 약물 개발에서 혁신적인 접근 방식으로 주목받고 있으며, 특히 "약물로 타겟팅하기 어려운" 단백질에 대한 새로운 치료 전략을 제공합니다. 분자접착제(Molecular glue)는 단백질-단백질 상호작용(PPI)을 조절하거나, 단백질 분해 시스템(예: 유비퀴틴-프로테아좀 경로)을 활용하여 표적 단백질을 선택적으로 제거하도록 설계된 화합물입니다.
7. 살아 움직이는 생물학적 로봇(Motile living biobots)
살아 움직이는 생물학적 로봇(Motile Living Biobots)은 살아 있는 세포와 생체재료를 이용해 제작된, 자율적으로 움직이고 특정 기능을 수행할 수 있는 생물학적 로봇입니다. 이들은 인공 설계된 생체 구조와 자연적인 생물학적 요소의 결합을 통해 다양한 환경에서 움직이고 작동할 수 있습니다. 이는 로봇공학, 생물학, 조직공학의 융합으로 탄생한 혁신적인 기술로, 생명체의 특성과 기계를 융합한 새로운 형태의 로봇 시스템을 제시합니다.
8. 디지털 인공장기(digital artificial organs)
디지털 인공장기는 실제 인간의 장기를 디지털 기술과 생체공학적 설계를 통해 모사하여, 인간의 신체 기능을 대체하거나 지원하는 장치입니다. 이 기술은 의료 데이터, 디지털 시뮬레이션, 인공지능(AI), 그리고 생체 모사 기술의 융합으로 만들어지며, 인체 내외에서 실제 장기처럼 작동하도록 설계됩니다. 이러한 장치는 기존의 기계적 인공장기와 달리 디지털 데이터와 네트워크를 활용해 장기의 작동 상태를 실시간으로 모니터링하고, 적응적이고 맞춤형 치료를 제공합니다.
9. 바이오 파운데이션 모델(Bio Foundation Model)
'바이오 파운데이션 모델(Bio Foundation Model)'은 단일세포 전사체와 같은 연구 과정에서 생산되는 대규모 바이오 데이터 학습을 통해 새로운 원리를 예측하고 추론·시뮬레이션(Imagine)하는 혁신적인 플랫폼으로 주목받고 있습니다. 이는 신약 개발을 넘어 생명과학 연구의 패러다임을 데이터 기반으로 전환해 바이오 R&D의 미래를 이끄는 핵심 기술이 될 전망입니다.
10. 헬스케어 디지털 트윈(healthcare digital twin)
헬스케어 디지털 트윈은 개별 환자 또는 건강 시스템의 디지털 복제 모델로, 실시간 데이터를 활용해 생리학적, 병리학적 상태를 모니터링하고 예측하며 최적의 치료를 제공하는 기술입니다. 이 기술은 IoT 센서, AI 알고리즘, 빅데이터 분석, 그리고 의학적 시뮬레이션을 결합하여 환자의 맞춤형 의료를 가능하게 합니다. 디지털 트윈은 단순한 데이터 모니터링을 넘어, 환자의 신체와 동일하게 작동하도록 설계된 가상 환경을 제공함으로써, 질병 예방, 치료 최적화, 수술 계획, 그리고 신약 개발 등 다양한 의료 분야에서 활용됩니다.
이번 바이오 미래유망기술 발표는 바이오 분야 미래상을 더욱 쉽게 그릴 수 있는 기회를 제공하고, 학계 및 산업계 종사자들에게는 최신 연구 동향과 혁신적인 기술을 공유해 연구개발 협력과 투자를 촉진하는 계기가 될 것으로 기대되고 있습니다.
