바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-56백신의 향기(Scent of a vaccine) : 코로나19 비강백신◇ 많은 병원체는 점막을 통해 감염하기 때문에 점막면역(mucosal immunity)은 외부로부터 침입한 병원체에 대한 첫 번째 방어 역할을 수행. 호흡기를 통해 침입하는 코로나19 바이러스를 보다 효과적으로 방어하기 위해 코 속에 백신을 투여하는 비강백신에 대한 가능성을 주목▸주요 출처: Science, Scent of a vaccine, 2021.7.23.; 분자세포생물 학뉴스레터, 점막을 통한 백신 전달 및 점막 면역증강제 개발, 2013▣ 병원체 감염경로에 방어면역을 구축하게 되면 병원체의 침입을 막는 효과적인 방법 중 하나일 것으로 예상 ○ 많은 병원체는 점막을 통해 침입이 이루어지기 때문에 점막면역(mucosal immunity)은 외부로부터 침입한 병원체에 대한 첫 번째 방어 역할을 수행 - 점막백신(mucosal vaccine)은 전신면역반응(systemic immune response)뿐만 아니라, 동시에 점막면역반응(mucosal immune response)도 유도 ※ 점막면역의 중요한 특징 중의 하나로 점막 표면에 항원 특이적 IgA를 분비하여, 외부 병원성 미생물들의 칩입에 대해 인체를 효율적으로 방어 - 점막백신은 또한 주사바늘을 사용하지 않기 때문에 통증이나 거부감이 없고, 안전하고 쉽게 투여할 수 있는 이점 보유 ○ 병원체들의 침입경로에 면역반응을 유도하기 위해서는 백신의 투여경로(immunization route)가 중요한 고려사항 - 처음 경구(oral) 투여를 통한 점막백신이 개발되었고, 이후 비강(nasal), 직장 (rectal), 질내(vaginal), 설하(sublingual) 등 다양한 점막루트들이 연구되고 있으나, 상용화된 점막백신의 투여경로는 경구*와 비강**이 주요 * 소아마비를 유발하는 폴리오바이러스에 대한 폴리오경구백신이 처음으로 상용화. 폴리오경구백신은 전신

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-55AI 기반의 단백질 구조 예측 프로그램 및 DB 공개 ◇ 최근 2개 연구그룹은 단백질의 정확한 3차 구조를 예측할 수 있는 AI 기반의 모델링 프로그램 및 데이터베이스를 공개. 단백질 구조는 단백질의 기능과 직결되어 있기 때문에 단백질 구조 데이터베이스는 생물학과 의학 분야에 대한 우리의 이해와 발전을 가속화 할 것으로 기대 ▸주요 출처 : Nature, DeepMind’s AI predicts structures for a vast trove of proteins, 2021.7.22.; Science, Huge protein structure database could transform biology, 2021.7.30. □ 지난 7월초 2개 연구그룹은 단백질의 정확한 3차 구조를 예측할 수 있는 모델링 프로그램 및 데이터베이스를 공개 ○ 하나의 연구그룹은 구글의 모회사인 알파벳(Alphabet)이 소유한 영국의 AI 회사 딥마인드(DeepMind)의 연구팀으로,- 단백질 구조를 예측하는 AI 알파폴드(AlphaFold)를 개발하였고 최근 인간을비롯한 20개 모델 생물체에서 350,000개 이상의 구조 예측결과를 발표 관련 논문 : Nature, Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold, 2021.7.15.; Nature, Highly accurate protein structure prediction for the human proteome, 2021.7.22. ¶ 다중 예측(multiple predictions)으로 일부 단백질의 경우 실제 단백체 크기보다 클 수 있음출처 : Nature, DeepMind’s AI predicts structures for a vast trove of proteins, 2021.7.22.- 이번에 딥마인드는 AlphaFold2를 활용하여 인간 단

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-54글로벌 상위 10대 합성생물학 기업◇ 유전자편집 등 첨단기술의 등장 및 발전으로 합성생물학의 활용역역이 빠르게 확장되는 추세로, 2030년 우리가 먹고, 입고, 치료하는 제품 등에 적용될 가능성이 매우 높을 것으로 전망. 최근 GEN(Genetic Engineering & Biotechnology News)은 매출액과 총 자본을 기준으로 글로벌 상위 10대 합성생물학 기업 및 유망기업을 선정하고 최근 활동을 소개▸주요 출처: GEN(Genetic Engineering & Biotechnology News), Top 10 Synthetic Biology Companies, 2021.7.2.; Nature communications, Synthetic biology 2020–2030: six commercially-available products that are changing our world, 2020.12.11.□ 합성생물학의 급속한 발전은 머지않아 농수축산물을 재배하는 방법, 음식, 의약품 및 다양한 소재의 공급방식을 변화시킬 것으로 기대○ 2010년 이전 초기 합성생물학 연구는 세포를 설계하고 물리적으로 DNA를합성(build) 하는데 어려움을 겪었으나, 이후 다양한 기술*의 등장 및 발전으로 합성생물학의 활용 범위 및 가능성이 확대* 대사공학(Metabolic engineering), 유도진화(Directed evolution), 메타게놈 발견 (Metagenomic discovery), 유전자 회로 설계(Gene circuit design), 유전자편집 (Genome editing) 등- 합성생물학 기반 제품들은 사회에 빠르게 침투하고 있어 2030년이 되면 이들 제품을 먹고, 입거나, 사용하거나 치료를 받을 가능성이 매우 높음○ 글로벌 합성생물학 시장 규모는 2021년 95억 달러에서연평균 26.5%의 높은 성장률로 성장하여 2026년 307억 달러 규모로 확대될 전망- 합성생물학의

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-53미국 FDA, 100번째 단일클론 항체 승인◇ 최초의 단일클론항체를 승인한 지 35년이 지난 올해 4월 미국 FDA는 100번째 항체의약품인 GSK의 dostarlimab(면역항암제)을 승인(2021.4.22.)함에 따라 항체의약품의 개발 현황 및 향후 발전 전망을 정리▸주요 출처 : Nature Reviews Drug Discovery, FDA approves 100thmonoclonal antibody product, 2021.5.5▣ 제약·바이오 시장에서 항체의약품이 가장 높은 성장률과 점유율을 유지하고 있으며, FDA는 꾸준하게 항체의약품을 승인 중○ 1986년 FDA는 최초의 단일클론항체 치료제인 OKT3*를 승인하고, 2006년이후 매년 항체의약품을 승인* muromonab-CD3 : Ortho Biotech社가 개발한 신장이식 거부반응 치료제- 2015년 50번째 항체를 승인한지 6년이 지난 올해 4월에 GSK의 PD1 차단제dostarlimab(도스탈리맙)*을 100번째 항체의약품으로 승인* 자궁내막암 치료제로 허가되었으며, 2019년 혁신치료제로지정된 도스탈리맙은 가속승인절차를 통해 승인되어 향후 임상시험 결과에 따라 승인 지속 여부가 달라질 수 있음○ 2019년 매출 기준 상위 20개 치료제 중 항체는 9개였으며, 9개 항체의 그해 매출액이 750억 달러로 추정- 항체치료제가 저분자화합물에 비해 성공가능성(임상1상∼승인)이2배높은 것으로 분석(출처 : The Antibody Society, Antibodies to watch in 2019, 2019.3)출처 : The Antibody Society. Nature Reviews Drug Discovery, 2021.5.5.▣100번째 단일클론항체가 승인되었음에도 불구하고, 단 10개의 표적이승인의 42%를 차지○ PD1/PDL1면역관문억제제가 가장 많이 승인, 다음으로 CD20가 주요 타

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-52미국, ARPA-H로 바이오의학 및 헬스R&D 혁신 가속화 기대◇ 미국 바이든 대통령, ‘ARPA-H’ 설립을 통해 바이오의학과 헬스 R&D 가속화의 돌파구로서 역할을 기대. 특히, 혁신적 기술개발을 위해 미국 국방부의 ‘DARPA’와 같은 연구문화가 이어지기를 희망 ▸주요 출처 : Science, ARPA-H: Accelerating biomedical breakthroughs, 2021.7.9 □ 바이든 대통령, 바이오헬스 분야 R&D를 가속화하기 위해 NIH 내 ‘ARPA-H(Advanced Research Projects Agency for Health)’라는 신설기구 제안○ 바이든 대통령은 ‘ARPA-H’ 설치를 위해 2022년 회계연도 예산에 65억 달러(약 7.5조원)를 요청하였으며, ‘알츠하이머, 당뇨병 및 암’ 연구혁신을 요청- NIH는 바이오의학 및 헬스 분야에 대한 연구비를 꾸준히 지원하였으며, 이를 통해 건강과 질병의 기저에 있는 분자 및 세포 메커니즘을 발견하는데 큰 진전을 이루었으며 임상 치료에 대한 새로운 아이디어를 제안○ 본 제안은 60년 이상 국방부의 획기적인 발전을 주도한 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency) 모델을 추구- 유연하고 민첩한 전략을 따르고 실패 위험에도 굴하지 않는 DARPA와 같이 ARPA-H도 큰 잠재적 영향을 미치는 대담한 목표를 중시할 것임을 강조- 본 기고문*에서는 ARPA-H가 추진할 수 있는 프로젝트 예시와 가능성을 소개* 기고문의 저자로 NIH 디렉터인 Francis S. Collins와 백악관 OSTP(Office of Science and Technology Policy) 디렉터인 Eric S. Lander가 참여○ 기고문에서 무엇보다 가장 중요한 것은 지금이 바로 적기라는 점을 강조- 대담하고 야심찬 아이디어와 접근방식을 통해 ARPA-H는 그동안 불가능해보이던 것을 현실로 바꾸어

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-51네이처 인덱스(Nature Index) 2021 발표◇ 네이처(Nature)는 매년 전세계 연구기관에서 발표한 우수논문으로 네이처 인덱스(Nature Index)를 발표. 중국과학원이 2020년 우수 연구논문을 가장 많이 발표한 기관으로 6년 연속 선정. 아시아-태평양 지역 상위 200대 연구기관을 분석한 결과, 중국이 가장 우수한 연구경쟁력을 보유하고 있으며, 생명과학 분야에서도 강점을 보임. 반면 한국은 아시아-태평양 국가 중 4위 수준이며, 서울대가 58위를 차지▸주요 출처: Nature Index(www.natureindex.com) Annual tables; Nature Index Annual Tables 2021: Country comparisons in a difficult year, 2021.5.20.; Nature Index 2021 Asia Pacific, Top 200 Institutions in Asia Pacific□ 2020년 우수논문을 가장 많이 발표한 연구기관은 중국과학원(Chinese Academy of Sciences, CAS)으로, 6년간 1위를 차지 ○ ‘Nature Index’는 2016년부터 세계적으로 우수한 학술지를 선정하고, 여기에 발표된 논문 저자의 소속기관, 공동저자의 기여도, 소속국가 등을 분석하고 점수를 매겨 500위까지 순위를 발표 - 직전년도에 발표된 논문을 대상으로 분석하여 국가별, 연구기관별(대학, 기업연구소, 정부연구기관, 헬스케어, NPO/NGO), 주요 연구분야별(Chemistry, Earth & environment sciences, Life sciences, Physical sciences)로 순위를 집계 - 네이처에서 선정한 우수 학술지 82개에 2020.1.1.∼12.31일까지 발표된 논문을 대상으로 Share Value*를 분석하여 순위를 발표 * 네이처 인덱스의 Share Value는 AC(Article Count), FC(

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-50더 쉽게 분해되고, 재활용 가능한 생분해성 플라스틱 ◇ 생분해성 플라스틱(biodegradable plastic) 제작 과정에서 분해효소를 함께 넣는 방식으로 플라스틱을 빨리, 제대로 분해하는 새로운 방법에 관한 논문이 발표. 이러한 연구결과는 미세플라스틱 등 환경오염 문제해결에 기여할 수 있을 것으로 기대 ▸주요 출처 : UC Berkely News, New Process makes ‘biodegradable’ plastics truly compostable, 2021.4.21, Nature, Near-complete depolymerization of polyesters with nano-dispersed enzymes, 2021.4.21 ▣ 미국 UC Berkeley 연구팀, 생분해성 플라스틱을 빨리, 제대로 분해하는 새로운 방법을 개발해 '네이처(Nature)'에 발표 ○ 폴리에스터의 일종인 PLA(poly lactic acid)로 만든 생분해성 플라스틱은 지구의 플라스틱 오염 문제를 해결해 줄 방안으로 제시되었으나, - PLA 봉투나 주방용품, 컵 뚜껑 등은 제대로 썩지 않고 쓰레기 매립지로 유입되면서 미세플라스틱을 생성하거나 재활용 가능한 다른 플라스틱을 오염시키는 문제 발생 ○ 이에 연구팀은 플라스틱 분해효소를 생분해성 플라스틱 제작 단계에 넣어 퇴비화가 가능한 수준으로 플라스틱을 쉽게 분해하는 방법을 고안 - 플라스틱에 포함된 분해효소는 적당한 물과 열에 노출되면 활성화되어 PLA 고분자 사슬을 분해함으로써 PLA를 토양 내 다양한 미생물이 처리할 수 있는 젖산으로 전환 - 다른 플라스틱은 생분해가 진행되면서 미세플라스틱을 만들지만, 효소를 이용한 방식은 PLA의 98%를 분자량이 작은 단량체로 분해하는 것으로 분석 ○ 지난 2018년 연구팀은 '무작위 이종 중합체(RHP, random heteropolymer)'라는 합성분자를 만들어 플라스틱 분해효소를 감싸는 방

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-49영국, Innovation Scholarship Innitiative로 헬스·바이오사이언스 분야 인력 양성에 투자◇ 영국의 UKRI(UK Research and Innovation), 헬스 및 바이오사이언스 기술과 산업을 향상시키기 위한 이니셔티브로서 1,000만 파운드(약 160억원)의 기금을 헬스 및 바이오사이언스 분야 인력 양성 프로그램에 투입 ▸주요 출처 : UKRI, Initiatives boost health and bioscience skills and industry, 2021.3.5▣ UKRI, Innovation Scholarship Initiatives로 관련 3개 위원회*와 함께 1,000만 파운드(약 160억 원)를 인력 양성 프로그램에 투입 ○ (인력) 투입예산 중 500만 파운드(약 80억 원)의 Innovation Scholarship 기금은 생물의학 분야의 연구책임자가 전문인력을 모집 하는 데 활용 - 이렇게 모집한 38명의 후보 연구자들은 새로운 항생제 개발에서 난청 환자를 위한 생물학적 치료법에 이르는 연구 프로젝트를 수행 ○ (교육) 나머지 500만 파운드는 헬스 및 바이오사이언스 분야에서 복잡한 대규모 데이터를 관리하고 적용하기 위해 필요한 수요를 충족하기 위한 새로운 교육 프로그램에 사용 * MRC(Medical Research Council, 의학연구위원회), BBSRC(Biotechnology & Biological Sciences Research Council, 생명공학 및 생물과학연구위원회), ESRC(Economic and Social Research Council, 경제사회연구위원회) UKRI 개요 ◈ (설립 개요) 영국의 비정부·공공기관으로 7개 연구회, Innovate UK, Research England를 통합하여 2018년에 설립▪ 7개 연구회 : NERC, BBSRC, MRC, EPSRC, STFC, ESRC,

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-48 G7 보건장관회의, 코로나19 극복과 미래 감염병 대비 방안 논의 ◇ 주요 7개국(G7)은 공중보건위기 상황에 대응하고자 원헬스 접근법에 기반한 감염병 감시체계 통합, 디지털기술 활용, 저개발도상국 지원, 지속적인 투자 및 자금조달 등 감염병 대응을 위한 전략 제시 ▸주요 출처: G7uk.org, G7 Health Ministers Meeting, Communique, 2021.6.4 ▣ 코로나19 극복과 미래 감염병 대비 방안을 논의하기 위해 영국에서 대면·화상회의 혼합방식으로 G7 보건장관회의(’21.6.4∼6.5)가 진행 ○ G7*과 한국, 남아프리카공화국, 인도, 호주 초청국 장관들은 현재와 미래 감염병 대응을 위해 원헬스(One Health)** 접근법에 기반한 감염병 감시체계 통합, 디지털기술 활용, 개발도상국 지원, 지속적인 투자 및 자금조달 등에 대해 논의 * Group of 7 countries 또는 G7 회의 : 국제문제에 대한 협력을 위한 주요 선진국협의체로, 회원국은 미국, 영국, 프랑스, 독일, 일본, 이탈리아, 캐나다 ** 인간·동물·환경 간의 연계를 고려해 모두에게 최적의 건강을 제공하기 위한 다학제적 접근방법 ○ 더 건강하고 탄력적이며 지속가능하고 포용적인 회복 전략을 계획하고 제공하는 데 있어, G20 글로벌 보건정상회의에서의 토론을 적극 활용하고 보건비상사태에 대한 대응 개선을 위해 ‘로마 선언*’지지 * 미래 보건위기 예방을 위한 공동행동의 주요원칙을 규정하는 조약으로, G20 Global Health Summit(’21.5.21) 회의를 통해 채택됨

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-47우주 공간에서 포유류 번식 가능성 확인◇ 국제우주정거장에서 약 6년간 보관되면서 우주 방사선에 장기간 노출된 마우스 정자에서 정상적인 새끼를 번식시키는데 성공. 우주 공간에서 인간의 생존과 자손 번영에 대한 가능성을 제시 ▸주요 출처 : Science Advances, Evaluating the long-term effect of space radiation on the reproductive normality of mammalian sperm preserved on the Space Station, 2021.6.11., 연합뉴스, 우주정거장 방사선에 장기간 노출된 쥐 정자서 정상새끼 태어나, 2021.6.14., 일본 야마나시대학(山梨大學) 보도자료 인용, 2021.6.7. ▣ 국제우주정거장(International Space Station, ISS)에서 장기간 보관되었던 마우스의 정자에서 정상적인 새끼를 번식시키는데 성공 ○ 일본 연구진*은 우주방사선에 노출된 정자 샘플을 3회에 걸쳐 지구로 다시 가져와 생물학적 실험을 통해 정상적인 새끼를 번식하는데 성공 - 연구진은 9개월, 2년 9개월, 5년 10개월 후 샘플을 각각 회수하여 거의 정상적인 상태의 새끼를 분만하였으며, 이는 지구에서 보관하고 있었던 정자를 통해 번식한 새끼와도 거의 차이가 없음을 확인 * 일본 야마나시대학, 일본항공우주탐사국(JAXA), 국립양자방사선연구개발원 등 < 동결건조(FD) 정자 제작 및 지구와 우주정거장 환경에서의 실험 수행방법 비교 >출처 : Science Advances, Evaluating the long-term effect of space radiation on the reproductive normality of mammalian sperm preserved on the Space Station, 2021.6.11. ▣ 본 프로젝트는 미래 우주 탐사에서 가장 중요한 질문 중 하나인 인