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10대 바이오 유망기술에 코로나 백신 도운 'AI 단백질 모델링'

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10대 바이오 유망기술에 코로나 백신 도운 'AI 단백질 모델링'

2021.02.24 07:33
알파폴드2가 예측한 단백질(파란색)과 실험적으로 예측한 단백질(녹색) 그림. 딥마인드 제공
딥마인드의 단백질 구조 예측 인공지능(AI) 알파폴드2가 예측한 단백질(파란색)과 실험적으로 예측한 단백질(녹색) 그림이다. 실제 단백질과 거의 비슷하게 구조를 예측할 수 있는 AI 기술이 한국생명공학연구원 국가생명공학정책연구센터가 선정한 미래 유망 바이오기술로 선정됐다. 딥마인드 제공

단백질의 구조를 인공지능(AI)으로 예측해 기능을 예측하는 ‘인공지능 기반 단백질 모델링’ 기술과 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 등 감염병에 대응하는 면역기술들이 미래 유망 바이오기술로 꼽혔다.

 

한국생명공학연구원 국가생명공학정책연구센터는 이같은 ‘2021년 바이오 미래유망기술’을 23일 발표했다. 센터는 기초 및 생명과학분야 ‘플랫폼 바이오’ 기술, 보건의료 분야 ‘레드 바이오’ 기술, 농림수축산 및 식품 분야 ‘그린 바이오’ 기술, 산업공정과 환경 및 해양 분야 ‘화이트 바이오’ 기술 등 4개 분야 10대 바이오기술을 선정했다. 생명연은 “10대 기술 중 코로나19 이후 새로운 감염병 유행을 뜻하는 ‘포스트 팬데믹’ 대응기술이 5건 선정돼 코로나19 영향력이 크게 반영됐다”고 밝혔다.

 

AI 기반 단백질 모델링 기술은 10대 기술 중 가장 파급효과가 클 것으로 예측되는 기술로 선정됐다. 분자물리학 접근과 AI를 활용해 단백질 구조를 계산하고 여기서 세포 속 단백질 작용까지 예측하는 기술이다. 플랫폼 바이오로 분류된 이 기술은 지난해 구글의 AI 프로그램 ‘알파폴드’가 코로나19 바이러스 단백질 구조 예측을 통해 백신과 치료제 개발에 도움을 주는 등 감염병 대응에도 이용될 수 있음을 보였다. 단백질 구조 예측을 넘어 단백질의 생체 내 작용 원리 등을 밝혀 신약개발 시간과 비용을 줄일 수 있을 것이란 기대다.

 

플랫폼 바이오에서는 이외에도 심해 등 극한 환경에서 살아가는 생물 속 미생물(마이크로바이옴)이 생산하는 물질을 확보하는 ‘생물 유래 화학다양성 확보 기술’이 플랫폼 바이오 유망기술로 선정됐다. 개인에게 맞춘 오가노이드를 체외에서 길러 개인 맞춤형 치료제 개발 등에 활용하는 ‘개인 맞춤형 체외 면역시스템’ 기술도 포스트 팬데믹 관련기술로 선정됐다.

 

레드 바이오에는 면역회로를 유전적으로 합성해 면역세포 활성을 높이거나 면역물질 생성을 조절해 면역세포 치료 효과를 높이는 ‘합성 면역’ 기술과 세포 수준에서 유전자 교정기술 등을 활용해 질병을 치료하는 ‘단일세포 교정기술’, 나노구조체 표면에 항원을 심어 기존 항체보다 작고 효과적인 치료제를 만드는 ‘나노백신 및 나노항체’가 포함됐다.

 

그린 바이오에는 대유행으로 공급문제가 발생할 수 있는 축산업 대체를 위해 세포배양으로 육류나 우유를 제조하는 ‘세포배양 축산 기술’이 꼽혔다. 식물에 사는 미생물체를 분석해 작물 성장을 돕거나 멸종위기종을 보전하는 기술인 ‘식물 마이크로바이옴 엔지니어링’도 선정됐다.

화이트 바이오에는 최근 코로나19로 사용량이 급격히 늘어난 일회용품 및 미세플라스틱 문제 해결을 위해 미생물에서 친환경 고분자재료를 생산하는 ‘친환경 고분자 생산 미생물’ 기술이 선정됐다. 미생물 군집구조와 같은 바이오 빅데이터를 활용해 생태계 건강성을 평가하는 ‘빅데이터 기반 생태건강성 평가 기술’도 유망 기술로 꼽혔다.

 

김흥열 생명연 국가생명공학정책연구센터장은 “전 세계를 혼란 속으로 몰아넣은 코로나19는 아직도 현재진행형”이라며 “코로나를 넘어 미래 대유행을 대비할 수 있는 혁신기술은 바이오 미래유망기술의 집합체가 될 것으로 예상한다”고 말했다. 센터는 추가적으로 감염병 대응에 초점을 맞춘 ‘포스트 팬데믹 대응 감염병 유망기술’을 도출하기로 했다.

 

2021 바이오 미래유망기술 자료는 바이오인 사이트(https://www.bioin.or.kr/board.do?num=304797&cmd=view&bid=essay& cPage=1&cate1=all&cate2=all2)에서 보면 된다.

 

한국생명공학원 국가생명공학정책연구센터가 선정한 2021년 바이오 미래유망기술. 한국생명공학연구원 제공
한국생명공학원 국가생명공학정책연구센터가 선정한 2021년 바이오 미래유망기술. 한국생명공학연구원 제공

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