바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-44MIT, 2022년 10대 혁신기술 선정 ■MIT는 매년 세계적으로 연구되는 기술(IT, BT, ET 등) 중 파급효과가 클 것으로 전망되는 10대 혁신기술(Breakthrough Technologies)*을 발표 * 2001년 이후 매년 초(2002년 제외) 10가지 혁신기술을 발표하고 있으며, 인간의 삶에 커다란 영향을 줄 수 있는 기술 또는 기술의 모음을 선정○ 선정된 기술 중 바이오 분야는 코로나19 팬데믹, 감염병 관련 기술이 많이 선정 - 경구용 코로나19 치료제(A pill for Covid), 단백질 구조 예측용 AI(AI for Protein Folding), 말라리아 백신(Malaria Vaccine), 코로나 변이 추적(Covid Variant Tracking) 총 4개 기술이 선정번호기술명적용 가능 시기1경구용 코로나19 치료제(A pill for COVID)현재2실용적인 핵융합로(Practical fusion reactors)약 10년 후3비밀번호를 대체하는 새로운 인증기술(The End of Passwords)현재4단백질 구조 예측용 AI(AI for Protein Folding)현재5지분 증명(Proof of Stake)2022년 이더리움6오래 지속되는 그리드 배터리(Long-lasting Grid Batteries)현재7인공지능을 위한 합성 데이터(Synthetic Data for AI)현재8말라리아 백신(Malaria Vaccine)현재 (제한적 사용)9탄소 제거 공장(Carbon Removal Factory)현재10코로나 변이 추적(COVID Variant Tracking)현재출처 : MIT Technology Review, 2022 10 Breakthrough Technologies, 2022.2.23.기술세부 내용경구용 코로나19 치료제(A pill for COVID)- 미국 화이자에서 개발한 경구용 코로나19 치료제 팍스

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-43미국 FDA, CAR-T 세포치료제 등 제품 개발을 위한 지침 초안 발표■ FDA는 산업계를 위한 “CAR-T 세포 제품 개발에 대한 고려사항”이라는 포괄적인 지침 초안을 발표(2022.3.16.) ○ CAR-T 세포는 암세포에 존재하는 특정 항원에 대한 수용체를 발현하도록 외인성 유전자가 도입된 T 세포 - 지침 권장 사항은 CAR-T 세포 제품에 중점을 두고 있으나 유전자 변형 림프구(CAR-NK; 키메릭 항원 수용체 발현 자연살해세포, TCR-modified T; T 세포 수용체 변형 T 세포 등) 제품 대부분 적용 가능 ※ 지침에서 권장하는 것 이상의 고려사항을 논의하기 위해서는 IND 제출 전 생물의약품평가연구센터(Center for Biologics Evaluation and Research, CBER) 조직·첨단치료부서(Office of Tissues and Advanced Therapies, OTAT)와 상의할 것을 권장 ○ 이번 지침에서 FDA는 CMC*, 약리학 및 독성학, 임상 연구 설계, 분석적 동등성 연구에 관한 CAR-T 세포별 권장 사항을 제공하기 위함 * 화학합성(Chemistry), 공장생산(Manufacturing), 품질관리(Control)■ 이번 FDA 지침 초안에는 화학, 제조 및 관리(CMC) 요소와 비임상 및 임상 연구 개발에 대한 주요 권장 사항이 포함 ○ CARs(키메릭 항원 수용체)는 CAR-T 세포가 하나 또는 하나 이상의 표적 항원에 결합하도록 하는 항원 인식 도메인과 T 세포의 활성화가 시작되는 신호 전달 도메인으로 구성 - 항원 인식 도메인의 표적 항원에 대한 특이적인 결합 평가 권장 - CAR-T 활성도 평가 시 Transmembrane domain, hinge, linker 도메인 각각에 의한 CAR-T 활성도 변화 평가 권장 ○ 벡터는 약리학적 활성을 제공하는 중요한 요소로, 벡터 존재, 지속성, 소실 양

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-42기술과 산업 혁신을 촉진할 Bio-inspired technology◇ 자연에서 영감을 얻어 지구와 인간의 복잡한 문제를 해결할 목적으로 개발되어 온 자연모사기술(Nature-inspired technology)과 최근 바이오 대전환이라는 트렌드와 맞물려 생명의 기본원리가 타 산업의 변화와 혁신을 촉진할 것으로 기대되는 생체모사기술(Bio-inspired technology)에 대한 관심이 고조▸주요 출처 : NPG Asia Materials, Nature-inspired materials: Emerging trends and prospects, 2021.7.30., ifsPOST, 자연 모사기술(오태광의 바이오산책), 2022.3.8., ifsPOST, 생체 모사기술(오태광의 바이오산책), 2022.4.5▣ 자연에서 영감을 얻어 지구와 인간의 복잡한 문제를 해결할 목적으로 개발되어 온 자연모사기술(Nature-inspired technology)은 구조, 재료 등 다양한 분야에 적용되어 활용 ○ 자연은 잘 만들어진 수백만 개의 프로세스, 재료, 디자인 등으로 영감을 주는 훌륭한 원천으로, 다양한 문제를 해결할 수 있는 아이디어를 제공 - 특히 자연에서 발견되는 재료는 공학적인 노력 없이도 쉽게 사용 가능할 것으로 기대 자연모사기술의 정의 ◈ 서울대 특임교수 오태광 박사(前, 한국생명공학연구원 원장)는 ‘자연모사기술은 자연 현상과 생태계 내 생물체의 기본원리 및 기전(mechanism)을 모사(mimetic)하는 기술’이라고 정의 ▪ 더 넓은 의미로 생물체뿐만 아니라 사막의 모래 조형, 파도에 깎인 바위, 구름의 형태 등 생명이 없는 자연에서 영감(idea)을 얻어서 삶의 질을 높이고 삶에 풍요로움을 줄 수 있는 융합기술을 자연모사기술이라고 설명 ▪ 이 가운데 주로 생물체의 기능과 형태를 모사하는 기술을 생체모방기술(Biomimetic, Biomimicry)라고 표현◈ 자연모사기술은 구조,

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-41미국 BIO, 항생제 개발 촉진 방안 제안◇ 항생제 내성의 위협은 이미 오래전부터 알려져 왔으나 이를 해결하기 위한 신규 항생제 개발은 더딘 상황. 최근 미국 바이오혁신기구(BIO)에서 항생제 개발의 역사, 임상시험 현황 및 투자 동향 등을 분석하여 혁신적인 항생제 개발을 촉진하기 위한 방안(초기 및 후기 단계 투자 강화, 규제 인센티브 및 승인 후 시장 인센티브)을 제안▸주요 출처 : Biotechnology Innovation Organization(BIO), The State of Innovation in Antibacterial Therapeutics, 2022.2▣ 최근 미국 바이오혁신기구(BIO)는 항생제 개발을 촉진하기 위해 미국 내 항생제 개발 및 투자 현황을 분석한 보고서를 발표 ○ 20세기 항생제(Antibacterial drug)의 발견과 개발은 의사가 사용할 수 있는 가장 위대한 무기 중 하나로, 이 기간 모든 항생제의 90% 이상이 발견 - 1940년대 수많은 항생제 계열이 도입된 이후로 세균 감염에 인한 사망이 큰 폭으로 감소 - 그러나 최근 들어 항생제 효과가 낮아지는 도전 상황에 직면. 특히, 코로나19 대유행은 약물 내성 박테리아 균주에 관한 관심을 야기 ※ 전 세계적으로 매년 120만 명 이상이 항생제 내성 감염으로 사망하고 있으며 2050년까지 연간 1,000만 명으로 증가할 것으로 추정 - 이미 10여 년 전부터 CDC, EMEA, WHO, IDSA, Pew 등은 감소한 항생제 효과에 대해 공공 정책 입안자들에 경고. 현재 치료 가능한 수백만 개의 감염이 항생제 효과 감소로 향후 수십 년 이내에 다시 생명을 위협할 것으로 예측 ※ CDC, 2019 Antibiotic Resistance Threats Report 등 ○ 항생제 내성균이 전 세계 공중보건에 심각한 위협이 될 것으로 경고하고 있으나, 이를 해결하기 위한 신규 항생제 개발은 상대

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-40지구 RNA 바이롬(virome) 진화의 기원을 설명할 해양 바이러스◇ Tara Ocean 프로젝트를 통해 5대양 121정점(location)에서 채취한 해수 시료에서 6686개 해양 RNA 바이러스 RdRp(RNA-directed RNA polymerase) 유전자 염기서열을 발견. 본 염기서열의 계통학적 분석 결과, 5개문 (phylum)을 신규 제안하며 전체 RNA 바이러스를 10개문으로 개정. 그중, Taraviricota를 바이러스 진화 과정을 설명해 줄 분류군으로 판단▸주요 출처 : Science Vol 376, Cryptic and abundant marine viruses at the evolutionary origins of Earth’s RNA virome, 2022.4.7▣ 지구상 모든 생명체의 진화에 깊이 관여하는 RNA 바이러스는 종분화 (speciation)를 이끄는 기폭제로서 역할을 할 것으로 추정 ○ RNA 바이러스는 숙주 생물 유전체에 돌연변이를 일으켜 수명, 유전자 흐름, 대사물질 변화 및 종분화(speciation)를 유도할 것으로 추측 - RNA 바이러스는 최초 공동조상(last universal celluar ancestor, LUCA) 이전에 지구상에 존재했으며, 복수의 기원을 가질 것으로 예상 RNA 바이러스 설명 ◈ RNA 바이러스란?▪리보핵산(ribonucleic acid, RNA)으로 구성된 게놈을 가진 바이러스▪게놈 복제를 위해 RNA 의존성 RNA 중합효소(RNA-dependent RNA polymerase, RdRp)를 유전자로 암호화 ◈ RNA-dependent RNA polymerase(RdRp)▪RdRp는 RNA 바이러스 게놈을 메신저 RNA로 전사하고, 게놈 복제하는 데 사용▪이 단백질은 RNA 바이러스가 증식하는 데 필수적인 것으로 RNA 바이러스에서 공통적으로 확인되는 유일한 단백질로 보존성이 높음 ◈ 읽어버린 고리(missi

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-39AI 활용, 효과적인 플라스틱 분해 효소 개발◇ 최근 미국 텍사스대 연구진에서는 인공지능(AI)을 사용하여 플라스틱을 분해하는 데 효과적인 PETase를 개발. 이는 플라스틱으로 인한 생태계 오염을 감소시키면서 플라스틱 폐기물 처리에 도움이 될 것으로 기대▸주요 출처 : Nature, Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization, 2022. 4.27., GEN, Fast and Efficient Plastic-Degrading Enzyme Developed Using AI, 2022. 4.28. 등▣ 오랜 기간 과학자들은 환경오염의 주범인 플라스틱과 같은 내구성 있는 물질을 분해할 수 있는 효소를 발견하고 개발하는 것을 목표 ○ 효소를 이용한 분해 방법은 플라스틱 폐기물의 재활용 등 친환경적이고 확장 가능할 것으로 기대 ※ 플라스틱 폐기물의 40%가 수거 시스템을 돌아다니다가 자연 환경에 버려짐(매립) ○ 6년 전, 플라스틱병 재활용 공장의 파편을 연구하던 중 과학자들은 PET (폴리에틸렌 테라프탈레이트, 일명 페트)를 분해 할 수 있는 박테리아를 발견 - 이 박테리아는 폴리머를 단량체로 분해하는 두 가지 효소를 보유하고 있으며 두 효소 중 하나인 PETase(PET 가수분해효소)가 분해 과정의 핵심 단백질 ○ PET는 전 세계 고형 폐기물의 12%를 차지하며, PET의 순환 탄소 경제는 빠른 효소 분해 후 재중합 또는 다른 제품으로의 전환을 통해 달성 가능 - 그러나 기존 PETase는 pH 및 온도에 대한 안정성 부족, 느린 반응 속도 등의 한계 존재 ※ PET 박막(두께 0.5밀리미터)으로 만든 물병이 분해되는 데는 약 450년이 소요▣ 최근 미국 텍사스 대학 Hal Alper 연구팀은 인공지능(AI) 기술을 활용하여 PET를 분해하는 데 기존보다 효과적인 분해 효소인 FAST- PETa

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-38암 예방 백신 개발 동향◇ 인류의 생명을 위협하는 무서운 질병 중 하나인 암을 치료하기 위해 환자의 면역체계를 활용하는 연구가 진행되고 있으며, 특히 백신은 치료 목적으로 개발되었으나 최근 예방용으로도 개발 중. 현재 암에 걸릴 위험이 높은 지원자들을 대상으로 초기 종양 세포를 제거할 수 있는 예방 백신을 평가하는 초기 임상시험 여러 건 진행▸주요 출처 : Science, New generation of cancer-preventing vaccines could wipe out tumors before they form, 2022.4.7▣ 본격적인 종양이 형성되기 전, 초기 종양 세포를 제거할 수 있는 암 예방 백신에 대한 관심 고조 ○ 린치 증후군(Lynch syndrome)* 환자가 평생 암에 걸릴 위험은 최대 70%로, 이들은 잦은 건강검진과 암 발생에 대한 불안감을 안고 살고 있음 * 대장암을 비롯한 다양한 장기에 암을 발생시키는 유전질환으로, DNA 복제 시에 발생하는 손상을 찾아내서 고치는 역할을 담당하는 유전자(MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 등 DNA 부정합 교정 유전자)의 돌연변이가 원인 - 린치 증후군 환자 Zach Dubin와 그의 가족은 비영리단체 AliveAndKickn 설립하여 린치 증후군에 대한 연구과 인식을 제고하는데 노력 ○ 바이러스에 의해 유발되는 특정 유형의 암을 예방하기 위한 백신*은 이미 개발이 완료되어 활용되고 있으나, - 대부분의 암은 비바이러스성으로, 이러한 암을 예방하기 위한 백신은 초기 개발 단계로 일부 암에서 초기 임상시험이 진행 중으로 Lynch vaccine이 이에 해당 * 간염을 유발하는 B형 간염 바이러스, 자궁경부암을 유발하는 인유두종 바이러스를 대상으로 하는 백신 개발 ○ 암 예방 백신의 개념은 초기 종양을 공격하도록 면역체계를 자극시키기 위해 암세포의 단백질 또는 항원의 조각을 전달하는 것으로, 이러한 아이디어

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-37WHO, 인도에 글로벌전통의학센터 설립◇ 최근 세계보건기구(WHO)는 인도 정부와 전통의학 연구를 위한 글로벌 센터 설립에 합의. 인도 정부에서 2억 5천만 달러가 지원되는 글로벌 전통의학센터는 전통의학의 관행 및 제품에 대한 표준 및 정책에 대한 견고한 증거 기반을 구축하는 것을 목표로 설정▸주요 출처 : Science, WHO boosts traditional medicine, 2022.3.31; WHO, WHO establishes the Global Centre for Traditional Medicine in India, 2022.3.25.▣ WHO는 인도 정부와 전통의학 연구를 위한 글로벌 센터(Global Centre for Traditional Medicine, GCTM) 설립에 합의(3.25) ○ 전통의학(Traditional medicine)이란 건강을 유지하고 신체적, 정신적 질병을 예방, 진단 및 치료하기 위해 오랜 기간 사용해오던 지식, 기술 및 관행 등을 말함 - 침술, 아유르베다 의학(ayurvedic medicine, 인도 전통의학), 요가, 허브 혼합물 (한약재, 천연물의약품 등) 등과 같은 고대 관행과 현대 의학이 포함 - 이러한 전통의학은 동서양에 모두 존재해왔으며, 세계 인구의 약 80%가 전통의학을 사용하는 것으로 추정 ○ 현재 전통의학은 건강, 웰빙, 미용 및 제약산업의 일부로 자리매김하며 중요성이 더욱 강조되는 추세 - 전통의약을 포함한 글로벌 보완대체의학* 시장은 2015년 1,141억 8천만 달러에서 연평균 5.98% 성장하여 2020년 1,542억 7,400만 달러로 확대 * 기존의 의학적 치료 방법에서 벗어난 다양한 전통의학, 치료법, 약물 등을 통칭해 보완대체의학(Complementary and Alternative Medicine, CAM)이라 말함 - 승인된 의약품의 약 40%는 천연물질에서 파생. 아스피린은 버드나무 껍질을

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-36미국 정부의 코로나19 후유증(Long COVID) 대응방안◇ 코로나19 후유증(Long COVID)은 최대 2,300만 명의 미국인에게 영향을 미칠 것으로 추정. 그 원인과 경제·사회적 파급력이 미지수인 상황에서 미국 정부는 코로나19 후유증에 대처하는 지원방안을 마련▸주요 출처 : GAO, Science & Tech Spotlight: Long COVID, 2022.3.2.; The Lancet, Long COVID: aiming for a consensus, 2022.5.4.; S&T GPS, 미국, 롱코비드의 예방, 진단, 치료를 위한 범정부적 대응 정책 발표, 2022.4.5.▣ 코로나19 후유증(Long COVID)은 최대 2,300만 명의 미국인에게 영향을 미칠 것으로 추정되며, 원인과 경제·사회적 파급력 등은 미지수 ○ 코로나19 후유증은 일반적으로 코로나19 감염 이후 증상이 지속 혹은 새롭게 발생하는 증상으로 광범위하게 정의되며, 특히 WHO는 대체 진단으로 설명되지 않는 증상이 있으며 2개월 이상 증상이 지속되는 경우로 정의 - 국소적인 문제가 아닌 다발적이고 광범위한 건강 문제를 일으키며, 코로나19 감염 시 무증상이었던 사람에게도 발생하기에 확진 시 증상 유무에 상관없이 꾸준한 추적 관찰 필요 - 피로*, 인지장애**, 근육 또는 관절 통증, 호흡 곤란, 심장 두근거림, 수면 장애 등이 대표적인 증상 * 약 4,000명의 코로나19 후유증 환자를 대상으로 한 연구에서 45%가 근무시간을 단축 ** 20만 명의 코로나19 감염자를 추적 관찰한 결과, 초기 감염 후 6개월 이내 1/3이 불안, 우울증, 외상 후 스트레스 증후군 등 신경 또는 심리적 증상을 경험 출처 : GAO, Science & Tech Spotlight: Long COVID, 2022.3.2 - 영국 연구팀은 백신 접종이 코로나19 후유증 위험을 최대 50%까지