바이오인

우주바이오(Space Biology)

◈ 목차

제1장 개요

제2장 기술 동향

제3장 산업 동향

제4장 정책･R&D 투자 동향

제5장 결론

◈본문

1.1 작성 배경

• ■우주바이오 분야는 인류가 우주로 진출하기 시작한 이래 끊임없는 연구와 발전을 거듭해 왔으며 1960년대 초기 우주비행의 발달과 함께 본격화

• ○’47년 미국은 독일에서 입수한 V2 로켓을 발사해 우주에서 노랑초파리의 방사선 피폭 영향을 조사하였으며, 이를 시작으로 다양한 생명체를 활용한 우주바이오 실험을 진행

• ○초파리, 포유류, 영장류 등을 활용한 초기 우주바이오 실험은 우주방사선과 무중력 환경이 생물에 미치는 영향에 대한 기초 데이터를 제공하였으며 후속 우주바이오 연구의 기반이 됨

• ■1960년대 이후 유인 우주탐사가 실현되면서 우주바이오 연구는 우주비행사의 건강 문제와 생물학적 영향에 초점을 두었으며, 우주비행 중의 신체적 변화와 건강 문제에 관한 연구가 활발히 진행

• ○1960년대와 1970년대에 걸쳐 舊소련의 우주정거장 살류트(Salyut)와 미국의 우주정거장 스카이랩(Skylab)이 지구 저궤도에서의 생물학적 실험을 위한 중요한 플랫폼 역할 수행

• ○1980년대 이후 舊소련이 발사한 미르(Mir) 우주정거장과 최근 다국적 국제우주정거장(ISS1)) 에서 이루어진 연구는 우주비행사에게 적합한 훈련과 의료 대책의 마련에 기여

• ○2000년대에는 생명과학 기술의 발전과 더불어 미세중력과 우주방사선이 인간에 미치는 영향 뿐만 아니라 미생물 성장, 식물 생장, 동물 발달 등 다양한 생명과학 실험이 진행되어 우주환경이 생명체에 미치는 영향에 대한 이해가 확장

• ○최근 우주바이오 연구는 유전자 편집, 암세포 연구, 단백질 결정화 등 다양한 생명과학 연구로 진화하고 있으며, 우주의학 분야에서 새로운 치료법과 획기적인 제약 방법에 대한 인사이트를 제공

• ■우주환경에서의 생리학적 변화와 건강 유지에 대한 연구결과는 질병치료, 제약, 식물생산성 향상 등 다양한 의약학 및 생명과학 분야에 응용 가능

• ○우주비행 과정에서 발생하는 빠른 노화 및 이에 따른 근골격계 손상과 관련된 연구 결과는 지구에서의 골다공증이나 근육 약화 증상의 치료 방법 개선에 활용

• ○미세중력 환경은 단백질을 지상에서보다 더 크고 균일하게 성장하게 하며 단백질 분자 간의 상호작용을 더욱 명확하게 관찰할 수 있는 조건을 제공해, 특정 질병을 표적으로 삼는 효 과적인 약물 설계에 활용

• ○ISS에서 실시된 식물 성장 실험을 통해 물 사용을 최소화하면서도 수확량은 최대화하는 식물재배 기술을 개발할 수 있으며, 식물 스트레스 요인에 대한 이해도를 높여 스트레스 저항성이 높은 품종 개발에도 기여 가능

• ■우주바이오 분야는 산업적 잠재력이 높아 민간 참여가 확대될 것으로 예상되며, 우주의학 분야와 더불어 유인 우주탐사의 확대 및 우주여행의 상용화에 따라 우주 비행사의 건강과 안전을 보호하는 기술도 중요해질 것으로 예상

• ○ISS의 퇴역(’31년 예정) 후 민간이 주도하는 지구 저궤도 정거장이 다수 건설될 예정이며, 해당 시설을 활용할 다국적 제약회사에 의해 우주의학 분야의 수요와 기회는 점차 확대 예상

• ○또한, 아르테미스(Artemis) 등 예정된 유인 우주탐사 프로그램과 맞물려 우주환경 영향에 대한 이해뿐만 아니라 장거리 우주비행사의 건강 유지와 행성 탐사에 필요한 식량 및 거주 문제 해결을 위한 연구도 함께 진행

• ■동 브리프에서는 우주경제의 한 축으로 성장 가능성이 높은 우주바이오 분야에 대한 국내외 동향을 살펴보고, 국내 우주바이오 분야의 과학기술적, 산업적 기반 구축을 위한 시사점을 도출하고자 함

1.2 기술의 정의 및 범위

• ■(정의) 미세중력(microgravity)과 우주방사선(cosmic radiation) 환경이 생명체에 미치는 영향과 생명체가 우주환경에 적응하는 과정을 이해하고, 우주에서의 중개 연구(translational research)를 통해 의약학 제품의 제조･생산을 연구하는 학문

• ○(미세중력 영향 연구) 중력의 영향이 거의 미치지 않는 환경*에서 이루어지는 연구이며, 중력이 생물학적 현상에 미치는 영향을 연구하고 미세중력 공간에 노출된 생명체의 반응 과정을 관찰함으로써 지구 환경과 지구 외 환경에서 생명체의 진화 과정을 이해

• ╺︎미세중력 환경에 의한 골밀도 감소의 가속화 등 노화 및 질병 진행 속도를 연구함으로써 관련 질병에 대한 치료법을 개발할 수 있으며, 단백질 결정화 과정에서 중력의 효과를 상쇄시킴 으로써 보다 정밀한 구조를 파악할 수 있어 효과적인 의약품 개발이 가능

• ╺︎장기적인 우주비행이 우주비행사에 미치는 영향을 이해함으로써 달, 화성 탐사 등 장기 우주 탐사에 필요한 지식 확보가 가능

• ○(우주방사선 영향 연구) 태양이나 은하계 밖에서 오는 고에너지 입자에 의해 방사선량이 높은 환경*에서 이루어지는 연구이며, 높은 방사선량이 우주비행의 안전과 우주비행사의 건강에 장기적으로 미치는 영향에 대한 이해의 증진을 목적

• ╺︎우주방사선은 세포를 손상시키거나 유해한 변화를 일으킬 수 있어 이러한 환경이 생명체에 미치는 영향과 생명체가 고방사선 환경에 적응하는 과정을 연구함으로써 극한 환경에서 생명의 진화를 이해하고 나아가 우주비행의 안전성을 확보 가능

• ■(범위) 동 브리프는 우주바이오 분야 가운데 우주환경에서 인체를 대신한 모델생물의 활용, 우주환경의 이점을 활용한 적용 분야인 우주의학, 우주환경 연구플랫폼이나 이를 모사한 우주바이오 연구 시설･장비에 대해 작성

• ○(모델생물 활용 연구) 미생물, 세포, 동물, 식물 등 모델생물 *을 사용하여 우주환경이 생명체에 미치는 영향을 연구하는 분야이며, 생명과학의 기본 원리를 이해하고 우주환경에서의 생명 유지와 적응 과정의 탐색을 목적

• ╺︎모델생물은 미생물 모델(Microbiology in Space), 세포 모델(Cell and Molecular Biology in Space), 식물 모델(Plant Biology in Space), 동물 모델(Animal Biology in Space) 등 유기체의 종과 복잡성 등에 따라 구분

...................(계속)

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