AI 적용해 신약 개발속도 5배 향상…합성생물학 전문인력 1000명 양성

김진원 기자

입력2022.11.29 17:05 수정2022.11.29 17:45

인공지능(AI)과 로봇 등 디지털 기술을 생물학에 접목해 기술적 한계를 극복한 ‘합성생물학’ 육성을 위해 정부가 향후 2024년부터 5년간 바이오파운드리에만 3000억원을 투자하기로 했다. 12대 전략기술의 하나인 첨단 바이오를 적극 육성하겠다는 복안이다.

이종호 과학기술정보통신부 장관은 29일 경기 수원 CJ블로썸파크에서 이같은 내용을 골자로 하는 ‘국가 합성생물학 이니셔티브’를 발표했다.

합성생물학은 생명과학에 공학적 기술개념을 도입한 학문이다. 인공적으로 생명체의 구성요소·시스템을 설계·제작·합성한다. 코로나19 백신개발과정에 합성생물학을 활용해 개발기간을 단축한 것이 대표적인 사례다.

합성생물학은 바이오연구의 고질적인 문제로 지적되던 속도와 스케일, 불확실성의 한계를 극복한다. 제약·에너지·화학·농업 등 바이오 관련 다양한 산업에 파급력이 크다.

특히 코로나19 팬데믹 이후 바이오 분야 글로벌 기술패권경쟁의 핵심기술로 부각됐다. 미국, 영국, 일본, 중국 등 세계 각국에서는 합성생물학을 국가차원에서 육성해야 할 기술 분야로 지정했다. 핵심 인프라인 바이오파운드리를 구축하는 등 기술주도권 확보를 위한 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

바이오파운드리는 디지털·AI·로봇 기술 등과 융합해 합성생물학의 연구과정인 설계(Design)-제작(Build)-시험(Test)-학습(Learn)을 표준화·자동화·고속화하는 생물학 실험 및 제조공정 지원하는 시설이다.

한국 정부는 지난 10월 대통령 주재 국가과학기술자문회의 전원회의에서 ‘국가전략기술 육성방안’을 발표하고 12대 전략기술 중 하나로 ‘첨단바이오’를 선정했다.

첨단바이오의 중점기술로 합성생물학을 선정했다. 이날 발표한 ‘국가 합성생물학 이니셔티브’는 이에 대한 후속조치다.

이번 전략에는 △합성생물학 핵심기술 확보를 위한 6대 전략분야 집중 육성 △합성생물학 혁신을 가속화하는 핵심 인프라인 바이오파운드리 구축·활용 △합성생물학 발전을 위한 법·제도, 협력, 인력양성 등 지속가능한 생태계 조성 등의 내용을 담았다.

구체적 전략 이행을 위해 3000억원 규모 바이오파운드리 구축 예타사업 추진 및 합성생물학 육성을 위한 신규 법률 제정 계획 등을 발표했다.

세부적으로는 국가 주도 공공 바이오파운드리를 구축해 합성생물학 연구개발 속도를 5배 향상하는 것이 목표다. 또 인공세포 설계-제작이 가능한 세계 최고 수준의 핵심 인프라를 구축하고 통합 운용역량을 확보할 계획이다.

급증하는 합성생물학 연구 수요에 대응하는 ‘바이오+AI+공학’ 융복합 교육과정도 개발한다. KAIST에 생명과학기술대학 합성생물학 전문대학원을 신설한다. 바이오파운드리 공정관리 등 산업계 인력 적기 공급을 위한 이론교육 및 현장실습 통합 교육프로그램도 운영한다. 합성생물학 전문인력을 2030년까지 1000명 양성하는 것이 목표다.

이 장관은 “국가 합성생물학 이니셔티브가 기술패권경쟁에서 선제적·전략적으로 대응할 수 있는 이정표 역할을 할 것”이라며 “전략의 차질없는 추진을 통해 합성생물학을 기반으로 하는 바이오 혁신 생태계 조성 및 국가 바이오제조 역량을 극대화해 미래 바이오산업에서의 우위를 확보해 가겠다”고 밝혔다.

김진원 기자 jin1@hankyung.com

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이종호 과기부 장관 "합성생물학 바이오파운드리 구축 지원"

“이제는 유전체를 읽고 해독하는 데서 그치지 않고 유전체를 쓰거나 창작하는 단계로 도약했습니다. 합성생물학은 전통적인 생물학에 난제였던 속도 등의 한계를 뛰어넘을 것입니다. 정부는 합성생물학을 위한 바이오 파운드리를 구축해 산업의 발전을 적극적으로 지원할 것입니다.”20일 서울 양재 엘타워에서 열린 ‘한국 합성생물학 발전협의회’에 참석한 이종호 과학기술정보통신부 장관은 이같이 밝혔다. 국내에서도 합성생물학 분야에 본격적인 시동을 걸겠다는 의미로 해석된다. 이날 출범식에는 이 장관과 조승래 더불어민주당 의원, 공동위원장과 학계 인사, 바이오 기업들이 자리했다. 합성생물학은 레고를 조립하는 것 처럼 생물의 유전체 정보를 설계하는 학문이다. 기존의 생물학이 관찰 위주의 탑다운(top-down) 방식의 연구 방식이었다면, 합성생물학은 유전체부터 설계해 위로 쌓아 올리는 바텀업(bottom-up) 방식이다. 바이오매스와 같이 필요한 물질을 생산하는 대장균 등을 제작하는 데 사용된다. 최근에는 연구 분야를 넘어 산업계까지 합성생물학을 활용하려는 움직임이 늘고 있다. 발전협의회에는 롯데케미칼, 마크로젠, 샘표식품, 스탠다임 등 15개 기업이 참여한다.출범식에서 박한오 바이오니아 대표(공동위원장)는 “합성생물학은 모든 유전자 정보를 이용해 유전자를 설계, 합성해 제약 분야의 무한한 가능성이 있다”며 “바이오플라스틱이나 천연 고무를 만드는 미생물을 생산하는 것도 합성생물학의 일환으로 지속가능한 산업 생태계를 구축하는 데 핵심 역할을 한다”고 했다. 이상엽 KAIST 연구부총장(공동위원장)은 “향후 10~20년간 세계 경제 파급 효과가 연 4조 달러(약 5246억원)로 예상된다”며 “보건의료, 농수산식품, 소비재 및 서비스 순으로 큰 파급효과를 가져올 것”이라고 전망했다.발전협의회는 합성생물학 관련 정책자문, 국내외 연구협력 활성화, 산학연 네트워크 구축 등을 맡아 산업을 육성할 계획이다. 발전협의회는 주요사항을 결정하는 추진위원회와 분야별 세부 논의를 위한 기술·산업분과, 교육·네트워크분과, 정책·제도 등 3개의 분과로 운영될 계획이다.발전협의회가 특히 강조하는 것은 산학연의 협력과 바이오 파운드리 구축이다. 바이오 파운드리는 반도체 파운드리처럼 합성생물학을 위한 공정 인프라를 의미한다. 설계(design), 제작(build), 테스트(test), 인공지능(run) 등 네 단계로 구성돼 있다. 조승래 의원은 “합성생물학이 곧 우리나라의 미래 먹거리가 될 것”이라며 “정부에서도 바이오 파운드리 구축에 힘쓸 것”이라고 했다.이 연구부총장은 “바이오 파운드리는 생물체의 표준화라는 합성생물학의 핵심 강점을 구현하는 데 매우 중요한 인프라”라고 강조했다. 이어 “글로벌 패권 경쟁에서 시장을 선점하기 위해서는 산업 생태계를 확장하는 것이 중요하다”고 했다. 미국에서는 모더나, 카리부 바이오사이언스, 신로직(synlogic) 등의 바이오 기업이 합성생물학 관련 연구를 진행하고 있다. 과기부는 합성생물학의 발전협의회 출범과 함께 관련 정책을 준비하고 있다. 고서곤 과기정통부 연구개발정책실장은 “‘합성생물학 연구진흥 및 지원에 대한 법률’의 초안을 마련한 상태로 오는 10월 공청회를 거쳐 12월 법안 발의를 목표하고 있다”고 했다.최지원 기자 jwchoi@hankyung.com
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화이자, mRNA 관련 생산기술 연달아 도입[최지원의 바이오톡(talk)]

화이자가 메신저리보핵산(mRNA) 관련 기술 협력을 이어가고 있다. 6일(현지시간) 화이자는 영국 합성생물학 개발 기업인 터치라이트 제네틱스와 RNA 생산과 관련한 비독점 기술도입 계약을 체결했다. 이번 계약으로 터치라이트는 선급금과 임상 및 상업화 단계별기술료(마일스톤), 상업화 후 기술사용료(로열티)를 받게 된다. 구체적인 금액은 공개되지 않았다. 화이자는 이번 계약으로 터치라이트의 디옥시리보핵산(DNA) 생산 플랫폼 ‘dbDNA’를 사용하게 된다. mRNA를 생산하기 위해서는 mRNA의 주형이 되는 플라스미드 DNA(pDNA)가 필요하다. pDNA는 대개 대장균을 이용해서 합성하기 때문에, 생산성이 낮고 공정이 복잡한 것이 문제로 꼽히고 있다. 앨버트 불라 화이자 최고경영자(CEO)도 “새 mRNA 백신을 생산하는 데 약 100일이 걸리는데, 이 중 30일은 pDNA를 만드는 데 사용된다”고 언급했었다. dbDNA는 선형 이중가닥 DNA를 이용해 대장균 없이 DNA 제조가 가능한 기술이다. 대장균 대신 DNA 합성에 필요한 효소를 활용하고, 상대적으로 긴 DNA 합성이 가능하다. 생산 속도 역시 빠르다. 회사에 따르면 dbDNA를 이용하면 5일 이내에 DNA를 합성할 수 있다. 이는 대장균 방식보다 5배 가량 빠른 것이다. 터치라이트는 “대장균을 이용하는 것보다 제조 공간이 덜 필요하기 때문에 한 번에 생산할 수 있는 양도 많다”고 했다. 카렌 펄른 터치라이트 CEO는 “입력한 내용을 충실하게 복제하기 때문에 생물체를 이용할 때 발생할 수 있는 안전성 문제가 없다”며 “mRNA 시장이 커지고 있는 만큼 필수 기술이 될 것”이라고 말했다.터치라이트는 지난해 1억2500만달러를 조달했다. 이를 시설 확충에 사용할 계획이다. 현재 터치라이트는 런던의 우수의약품제조및품질관리(GMP) 시설에서 DNA를 생산하고 있다. 시설을 확장 중이며 11개의 제조 설비를 추가 도입해 올 4분기부터 운영할 예정이다. 펄른 CEO는 “세계에서 가장 큰 합성 DNA 제조업체가 되기를 바란다”며 “화이자와 같은 대형 제약사와의 계약은 이런 움직임을 가속화할 것”이라고 했다.화이자는 dbDNA 기술을 이용해 치료제를 개발할 예정이지만, 언제 어디에 사용할지에 대한 계획은 밝히지 않았다. 전문가들은 화이자가 코로나19 이후 암 희귀질환 면역질환까지 mRNA 백신·치료제 영역을 확장하며, 이에 필요한 생산 기술을 확보한 것으로 보고 있다. 화이자는 터치라이트를 포함해 올해만 네 개 기업과 mRNA 개발 관련 기술협력을 맺었다. 그 중에는 또 다른 DNA 합성 기업인 코덱스DNA도 있다. 코덱스DNA 역시 대장균을 이용하지 않고 빠르게 DNA를 합성할 수 있는 기술을 보유 중이다. 국내 업계 전문가는 “화이자가 모더나와의 경쟁에서 시장을 선점하기 위해 mRNA 개발에 총력을 기울이고 있는 것으로 보인다”며 “이미 바이오엔테크와 대상포진 백신 개발에 돌입했고, 올 하반기 임상에 진입할 예정”이라고 했다. 최지원 기자 jwchoi@hankyung.com