과기정통부, 생명현상의 관찰에서 창조까지 : 첨단생명과학(첨단바이오)의 새 미래를 그리다

[뉴스서울] 과학기술정보통신부와 한국생명공학연구원은 생명과학(바이오) 분야의 미래 이상을 제시할 '2025년 10대 생명과학(바이오) 미래유망기술'을 발표했다.

과기정통부와 한국생명공학연구원은 3대 국면전환요소(게임체인저) 기술 중 하나인 첨단생명과학(첨단바이오) 분야 미래유망기술을 2015년부터 발굴해오고 있다. 국내외 주요 기관에서 과학기술 전 분야를 대상으로 미래유망기술을 발표하는 것과 달리 생명과학(바이오) 특화발굴 절차를 구축하여 기술을 선정‧발표한다. 선정 과정에는 산·학·연‧병 전문가뿐만 아니라 생명과학에 관심이 많은 일반 국민도 생명과학(바이오) 정책 정보 포털사이트 바이오인을 통해 참여할 수 있다.

생명과학(바이오) 미래유망기술은 향후 5~10년 이내에 기술적 또는 산업적 실현이 가능하며, 첨단생명과학(바이오) 분야뿐만 아니라 여러 분야에 기술‧산업적 파급효과가 높을 것으로 예상되는 기술이다. 올해 선정된 10대 기술에는 인간 면역체, 인공지능이 디자인한 유전자 편집기, 살아 움직이는 생물학적 로봇, 생명과학(바이오) 파운데이션 모형 등이 포함됐다.

2025년 생명과학(바이오) 미래유망기술 발굴 결과에 따르면, 향후 생명과학 연구 체계는 인공지능 기술과 융합하여 반복적인 실험과 관찰 중심의 연구에서 데이터 기반의 예측과 추론으로 변화할 것으로 기대된다. 생명현상을 있는 그대로 ‘관찰‧분석(Read)’하는 분야를 넘어 ‘편집‧ 리프로그래밍(Edit)’ 하고, 유용한 기능을 ‘모사‧합성(Write)’하며, 가상 공간에서 생명현상을 ‘예측‧ 모의실험(시뮬레이션)(Imagine)’하는 각각의 분야에서 생성되는 방대한 데이터가 인공지능 기술을 통해 유기적으로 연결되어 발견과 개발의 주기를 혁신적으로 단축하고 가속화할 전망이다.

인간 면역체 기술과 살아 움직이는 생물학적 로봇은 다양한 분야의 기술 발전에 활용되는 기술적 파급효과가 높을 것으로 전망되며, 다중암 조기진단, 항노화 항체치료제, 생명과학(바이오) 파운데이션 모형은 높은 산업적 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 예상된다. 특히 인공지능이 디자인한 유전자 편집기는 기술적, 산업적 파급력이 모두 높을 것으로 분석됐다.

분야별 대표 선정 기술들을 살펴보면, '인간 면역체(Human immunome)'가 생명현상을 ‘관찰/분석(Read)’하는 분야에서 선정됐다. 인간 면역 체계를 고해상도로 측정하는 기술을 기반으로 국제 면역 데이터베이스 생성 및인간 면역체계 인공지능 모형 구축을 통해 인체 면역력을 강화시킬 것으로 기대된다. 특히 실시간으로 백신 접종자의 면역 데이터를 분석함으로써 병원체에 대한 방어력을 예측할 수 있어 코로나19와 같이 전 세계적으로 빠르게 전파되는 감염병 예방에 효과적으로 기여할 전망이다.

2020년 노벨화학상을 수상한 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 기술은 유전자치료제, 분자육종, 합성생물학 등 광범위한 파급력을 보여주었다. 이와 관련하여 ‘편집/리프로그래밍(Edit)’분야에서 ‘인공지능이 디자인한 유전자 편집기(AI-designed gene editors)’가 선정됐다. 인공지능 기술 기반으로 고효율성 ‧안전성을 갖춘 유전자 편집기를 설계함으로써 기존 체계의 한계를 극복하고, 정밀생물학‧의료‧농업‧제조 분야에서의 응용 가능성을 넓힐 것으로 기대된다.

생명체의 특성과 기능을 ‘모사/합성(Write)’하는 분야에서는 ‘살아 움직이는 생물학적 로봇(Motile living biobots)’이 선정됐다. 생명과학 로봇 기술은 다양한 조직의 전구세포를 활용하여 스스로 이동함으로써 동맥을 청소하거나 약물을 전달하는 미래 생명과학(바이오)의학 또는 지속 가능한 건설 및 우주 탐사 등 조직공학적 응용으로의 확장이 기대되는 기술이다.

세계적 반도체기업 엔비디아(NVIDIA)에서 올해 초 출시한 바이오네모 (BioNEMO)는 신약개발을 위한 생성형 인공지능 모형으로, 바이오 파운데이션 모델의 시작을 알리는 의미 있는 서비스로 평가받고 있다. ‘생명공학(바이오) 파운데이션 모형(Bio Foundation Model)’은 단일세포 전사체와 같은 연구 과정에서 생산되는 대규모 생명과학 데이터 학습을 통해 ‘새로운 원리를 예측하고 추론‧모의실험(시뮬레이션)(Imagine)’하는 혁신적인 체계로 주목받고 있다. 이는 신약 개발을 넘어 생명과학 연구의 사고체계를 데이터 기반으로 전환해 생명과학 연구개발의 미래를 이끄는 핵심 기술이 될 전망이다.

이번 2025년 생명과학 미래유망기술 발표는 국민들에게 생명과학 분야 미래상을 보다 쉽게 그릴 수 있는 기회를 제공하고, 학계 및 산업계 종사자들에게는 최신 연구 동향과 혁신적인 기술을 공유하여 연구개발 협력과 투자를 촉진하는 계기가 될 것으로 기대된다. 아울러 정부는 최근의 생명과학 연구개발사업 분석을 통해 미래유망기술 관련 공백 분야를 발굴하고 새로운 국가사업으로 이를 육성하도록 추진할 방침이다. 특히 연초 생명과학 분야 민관 역량을 집결한 국가바이오위원회의 출범이 예정된 만큼, 생명과학 기술의 체계적인 육성부터 사업화까지 전주기 지원이 강화될 것으로 예상된다.

과기정통부 황판식 연구개발정책실장은 “생명과학 분야 기술이 획기적으로 발전하면서 복잡한 생명현상의 영역이라는 그동안 접근하기 어려웠던 새로운 지식의 대륙에 도달할 수 있는 길이 열렸다”고 설명하며, “과기정통부는 첨단생명과학(첨단바이오) 기술 육성의 주관 부처로서 신기술‧신산업 개척의 선봉장 역할을 할 유망기술을 지속 발굴하고, 이를 널리 공유하여 첨단생명과학(첨단바이오)의 새 지평을 여는 선도자(First-mover)형 연구개발 기반 구축을 위해 노력하겠다”고 강조했다.