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바이오 대전환 시대 디지털바이오 혁신전략(안)(2022.12)카테고리 없음 2023. 9. 28. 18:11
바이오 대전환 시대 디지털바이오 혁신전략(안)(2022.12) Ⅰ. 추진배경
□ (현황) 과학기술이 안전과 번영을 담보하는 팍스 테크니카(Pax Technica)’ 시대의 대표 분야로 바이오 부상, 기술혁신이 곧 신산업으로 연결
○ 고령화, 감염병, 식량 등 현안 관련 사회적 비용 저감 및 경제성장을 위한 바이오의 역할 확대로 글로벌 바이오 시장* 급성장 * ’15년 이후 3대 수출시장(반도체‧자동차‧화학제품) 합계를 뛰어 넘어 연평균 7% 성장 중
□ (한계) 그러나, 최근 글로벌 신약개발 비용 기간이 증가하고, 투자 대비 수익률은 감소하는 등 바이오 분야의 생산성과 효율성에 한계
○ 기존 바이오 R&D가 갖는 높은 불확실성, 우수 후보물질 고갈, 낮은 재현성이 대두되면서 이를 극복할 해결책 요구 증대
□ (기회) 바이오 분야에 디지털 역량 접목으로 과거에는 불가능했던 기술이 가능해지면서 신 R&D 및 산업적 기회 창출
○ AI 빅데이터 등을활용바이오연구 사업화과정의 시간과비용이 크게 절감되면서 혁신기술 조기 확보가 가능한 바이오 대전환시대 도래
※ AI 활용 신약개발 시장은 ’19년 473.4백만 달러에서 연평균 28.63% 성장하여 ’27년 3,548.6백만 달러 규모에 달할 것으로 전망 (Alied Market Research, ’20)
※ 글로벌 빅파마는 AI 활용을 위해 파트너쉽과 조인트 벤처를 맺고 있으며 (Frost & Sullivan, ’20), AI 활용 신약개발 파이프라인은 매년 40%씩 확장 중 (Nature Reviews Drug Discovery, ’22)
⇨ 위기와 기회가 병존하는 바이오 대전환기에 민첩하게 대응함으로써 미래 국가 바이오 기술‧산업 경쟁력의 도약 계기 마련Ⅱ. 바이오 대전환기 도래
◇ 바이오가 디지털과 융합되면서 기존의 한계를 벗어나 바이오 자체의 발전뿐 아니라 전 산업분야에 전방위적으로 파급되어 혁신을 촉진
□ (디지털 융합) 첨단디지털 기술과 바이오 간 융합 가속화로 데이터와 SW로 연구하는 새로운 연구방식 및 신기술 및 신산업 창출
○ (유럽) EMBL은 디지털 바이오 산업 추진('17~'21), 영국 맨체스터대, 독일 뮌헨공과대는 디지털바이오 대학원 과정 및 연구 클러스터 구축
* (Europe Molecular Biology Laboratory, 유럽 분자생물학연구소) 유럽 27개국이 공동 설립한 바이오 분야 대표 연구소, 유럽 6개소에서 110개 연구팀 운영 중
○ (일본) 데이터 중심의 바이오-디지털 융합을 강조한 '바이오전략 2020'을 발표하고 바이오 데이터 기반 기술개발 지원('20.6월)
※ 연구데이터 수집공유 및 연구시설 장지 스마트화를 위한 연구디지털전환 전략'도 추진('21~)
□ (플랫폼기술 혁신) 바이오 전반에 걸쳐 활용되는 공통기반기술과 인프라 혁신으로 연구개발 속도 단축 및 성공 가능성 향상
○ (EU) 바이오 혁신을 위한 ’Lifetime Initiative’을 수립, AI, DNA 시퀀싱, 단일세포분석, 오믹스 등에 대해 R&D 및 장비 서비스 제품 개발(’20~)
○ (독일) ‘산업 바이오기술 혁신’ 이니셔티브를 통해 바이오 기술을 활용하여 기후 에너지 건강 문제 해결 및 미래성장 비전 제시
□ (기술경쟁 심화) 공급망 통상 안보 관점의 국가전략기술로서 바이오의 중요성이 재인식되면서 기술패권 경쟁 및 기술블록화의 중심으로 대두
○ (중국) 바이오 분야 첫 계획인 ‘14차 5개년 바이오경제계획’을 발표, ‘35년까지 바이오경제 종합역량을 선진국 수준으로 제고 의지 천명
○ (미국) ‘생명공학 바이오제조이니셔티브’ 행정명령(’22.9)을통해 바이오 분야를 반도체 배터리 수준 글로벌 기술패권 경쟁분야로 본격 관리< 참고 : 주요 국가별 바이오 대전환 대응 정책 >
미국
➊ “국가 생명공학‧바이오제조 이니셔티브” ⇨ 바이오 분야 리더십‧경쟁력 확보 ▸ 반도체‧배터리 관련 입법(’22.8월, CHIPS and Science Act, IRA)에 이어, 바이오 분야도 글로벌 기술패권 핵심 경쟁 분야로 지정하고, 본격 관리에 착수
➋ “합성생물제조연구기관(BioMADE) 신설” ⇨ 바이오 제조 혁신 전략 구체화 ▸ 바이오산업 글로벌 선두 유지 및 첨단기술 육성을 위한 ‘미국혁신경쟁법’ 통과 (’21.6.8) 및 합성생물학을 핵심기술로 선정하며, 바이오 제조역량 강화 추진영국
➊ “생명과학 2030 기술전략” ⇨ 바이오산업 성장 전략 제시 ▸ 바이오산업의 발전과 인력의 전문성 확립에 대한 환경 분석 및 예측을 통한 바 이오산업 성장 전략 제시 및 이를 통한 바이오 분야 글로벌 선도 유지 추진
➋ “UK Plastics Pact” 이니셔티브 ⇨ 바이오 제조업 영향력 확대 ▸ 플라스틱의 재사용, 재활용 또는 퇴비화 할 수 있는 친환경 바이오기술 개발 을 촉진하기 위해 연구개발 투자 확대 등 실질적인 혜택제공독일
➊ “산업 바이오기술 혁신” 이니셔티브 ⇨ 바이오 혁신 프로세스 가속 ▸ 기후·에너지 및 건강·영양 분야에 바이오기술이 적극 기여할 수 있도록 학제 간 경계를 허물고 생명공학 분야가 미래시장의 성장을 견인하도록 적극지원
➋ “국가 산업 전략 2030” ⇨ 바이오 등 미래 핵심기술 리더십 확보 ▸ 바이오기술을 게임체인저 핵심기술 중 하나로 지정하며, 리더십 확보, 디지털화 및 인공지능을 바탕으로 한 독일의 바이오산업육성에 관한 종합 대책 제시일본
➊ “바이오전략 2020” ⇨ 글로벌 최첨단 바이오경제사회 실현 ▸ 포스트코로나 시대, 바이오 연구개발 가속화 및 신속한 경제 회복을 위한 바 이오경제 중요성을 강조하며, 바이오기술 활용 촉진
❷ “5차 산업혁명 예측” ⇨ 바이오기술 중심산업 중장기 대책 마련 ▸ 코로나19 대응에 바이오기술과 타 분야가 연계된 플랫폼 활용을 강조함과 동시에 바이오산업 적극 육성 의지를 천명중국
➊ “14•5 바이오경제 발전계획” ⇨ ’35년까지 바이오경제 역량 선진국 수준 ▸ 바이오의약, 바이오농업, 바이오매스, 바이오안전을 중점 분야로 제시하고 바 이오기술과 의약, 건강, 농업, 임업, 에너지, 환경, 재료등과의 융합을 추진
➋ “중국제조 2025” ⇨ 의료서비스를 중점으로 혁신기술 개발 확대 ▸ 바이오와 타 산업 간의 융합으로 바이오의약 및 고성능 의료기기 분야 발전 도모Ⅲ. 국내 현황
◇ 그간 바이오 R&D투자 및 학술적‧경제적 성과에도 불구, 바이오 대전환 대응을 위한 전략적 투자와 정책적 지원이 요구
□ (투자) 바이오 분야는 정부 R&D투자 중 17~19%를 차지하면서 최근 10년 간연평균 6% 수준 성장, IT분야와 유사한 규모(‘20년 4.1조원)
○ ‘20년 기준, 바이오 관련, 국내 민간 R&D투자는 4.7조원 규모로, ‘19년부터 민간 투자 규모가 정부 투자액을 추월
※ 출처 : 2020 국가연구개발활동조사 보고서
□ (성과) 정부의 선제적 R&D투자가 점진적으로 국내 바이오 생태계 전반의 기술력 향상과 기술수출 시장 확대 등으로 연결
○ 국내외 바이오 분야 특허 출원 등록 규모 및 글로벌 최우수급 학술지(네이처 사이언스 셀)를 포함한 연구논문 발표가 증가 추세
※ 출처 : 생명공학정책연구센터 ’22
※ (美 특허 상위 20개 국가) 미국, 일본, 독일, 네덜란드, 영국, 한국(6위), 프랑스, 스위스, 중국, 덴마크, 캐나다, 이스라엘, 벨기에, 호주, 대만, 스웨덴, 이탈리아, 스페인, 인도, 싱가포르
※ (논문 상위 20개 국가), 중국, 미국, 독일, 영국, 일본, 이탈리아, 프랑스, 캐나다, 인도, 브라질, 스페인, 호주, 한국(13위), 네덜란드, 스위스, 폴란드, 스웨덴, 러시아, 벨기에, 대만○ 대학 출연연 보유기술의 기업이전 확대, 국내 바이오 산업 규모 성장(’10년 5.8조원→’20년 17조원) 등 바이오 투자 및 사업화도 확대
* ‘20년 대학‧출연연의 신규 확보기술 총 35,504건 중 기술이전 건수는 12,592건(기술이전율 35.5%)로 이 중 바이오의 비중이 가장 큼(29.7%)
* ’19년 바이오 분야 벤처캐피탈 투자 1조원 돌파, ’20년 국내 제약 기술수출 10조원 돌파 등□ (한계) 그동안 적극적인 정부 R&D투자로 국내 기술수준은 지속 향상되었으나, 여전히 미국 등 바이오 선도국을 추격하는 입장
《 바이오 분야 기술수준‧격차(’20 기술수준평가, KISTEP) 》 ○ 바이오 분야의 혁신적 플랫폼 기술 확보 및 바이오와 디지털 간 융합 촉진 등 시대적 흐름을 반영한 전략적 방향 설정 요구
⇨ 바이오 대전환에 대응하여 기존 바이오 R&D 한계(고비용‧고위험‧장기간)를 극복하고 선택과 집중으로 바이오 선도국 진입을 촉진할 혁신전략 필요[현장의 목소리] 기업‧대학 연구자 간담회
▪(A社) 바이오 데이터 환류 시스템을 체계화하고, 현장에 적용 가능한 실효성 있는 데이터관리 전략 마련 필요
▪(B社) 수요자 친화형 바이오 플랫폼을 구축하고, 이를 통해 R&D성과를 사업화하는 모범사례 창출이 중요
▪(C大) 미래지향적이고 생산성 높은 연구개발을 위해서는 임무지향적 (more targeted policy)이고 역동적인 역량(dynamic capability) 요구
▪(D社) 바이오 산업계의 디지털 융합 인력 수요 급증에 따른 디지털 융합형 바이오 인재 공급 필요Ⅳ. 비전 및 추진전략
디지털바이오 개념 및 트렌드
□ (개념) 데이터의 생산·축적·활용을 토대로 바이오와디지털 기술(네 트워크·AI 등)의 융합을 통해 창출된 새로운 바이오 기술과 산업
□ (트렌드) 바이오의 디지털 전환을 통해 비효율성·불확실성 등한계 극복
➊ 바이오 데이터의 가치가 단순 연구결과에서 R&D 핵심자원으로 변화
- 바이오 분야에서 데이터가 R&D의 소재가 되고 있으며, 보유한 바이오 데이터의 양과 질이 신약 개발 등 성과로 직결
사례 : 기업 간 바이오데이터 거래
◇ 민간 바이오 기업이 보유한 세포·화합물·유전체 데이터가 기업의 가치 및 경쟁력을 결정 ⇨ 바이오데이터 거래 중개 전문회사 출현
➋바이오와 디지털기술의 융합으로 기술혁신 가속화 및 新산업 창출
- 디지털 기술(AI, 빅데이터 분석, 블록체인 등)의 활용으로 전통적인 바이오 R&D의 프로세스를 혁신하고 新시장을 개척
사례 : 신약개발에 AI 활용 확대
◇ 신약 후보물질 발굴, 약효분석 등 신약개발 과정을 AI로 대체, 효율화 ⇨ 신약개발 소요 기간(10년 이상)과 비용(1조원)을 대폭 단축
➌ 데이터공유, R&D협업, 가치전달 등 디지털 플랫폼 중심 생태계 태동
- 데이터 기술 연구주체(산 학 연)가 디지털 플랫폼을 통해 연결 중
사례 : 디지털 치료 플랫폼 대두
◇ SW, 전기적 신호 등을 활용하여 질병을 예방‧관리‧치료 ⇨ 개발‧생산 비용 과 부작용이 적고, 실시간 모니터링 및 피드백 가능
Ⅴ. 전략별 세부 추진과제
1. 디지털바이오 新기술‧新산업 영역 창출
현황분석 및 추진방향
□ (현황) 바이오+디지털 융합가속화에 따른 새로운 기술과시장창출이 확대 되며, 디지털 융합 첨단기술 중심으로 시장 개편 (’20, Frost & Sullivan 등
○ 이에, 주요국은 기술경쟁력 확보를 위해 합성생물학, 뇌신경기술 등 디지털바이오 기술을 필수전략기술로 선정하여 전폭 지원 중
※ 미국 바이든 정부는 필수의약품의 자국 내 생산 강화, R&D 및 설비 투자 강화 조치를 위한 행정명령을 발표(‘21.6)
□ (필요성) 국내에서도 바이오분야 융합기술을 차세대 주력산업으로 육성하기 위해 투자 확대 등 노력 중이나,
○ 디지털바이오 핵심기술*에 대한 R&D투자규모 및 기술수준은 선도국 대비 상대적으로 낮은 상황으로,
※ 합성생물학 기술의 국내 수준과 투자는 선도국(미국) 대비 각각 75%, 1/30 수준(‘21) ※ 뇌신호 관측 및 조절기술은 선도국(미국) 대비 70% 수준(‘21)
○ 최신 글로벌 과학기술 및 시장 변화 트렌드를 반영한 바이오 분야의 혁신방향 및 전략, 목표 등의 제시가 필요한 상황
(추진방향) 신기술·신산업 창출 가능성을 고려한 핵심기술 선별 및 선택과 집중을 위한 투자 포트폴리오 조정 등 전략적 지원 추진
1. (+IT) 데이터·네트워크·인공지능 등을 활용, 신개념 연구·산업 육성
○ (첨단뇌과학) 뇌-기계 인터페이스, 뇌기능/뇌질환 시각화, 뇌신호 측정 해석 플랫폼구축 등 뇌 질환 극복 및 뇌기능 활용기술 사업화
※ 뇌과학선도융합기술개발사업 (`23~’32, 총4,497억원)
○ (전자약) 국민 체감형 차세대 치료 사례 확보하고, 전자약 핵 심 원천기술 개발을 통해 의료 패러다임 변화에 대비 ※ 전자약 기술개발사업 (’22~’26, 과기정통부‧복지부, ’23년 100억원)
○ (디지털치료제) 정서장애 관리 디지털 치료 플랫폼을국내 최초디지털 치료제 사용승인사례로만들고공공서비스적용및고도화추진 ※ 비대면 정서장애 관리 디지털 치료 플랫폼 개발 (’21~’24, ’23년 80억원)
< 3세대 치료제 개요 > ○ (바이오닉스) 장기・조직 기능 향상을 위한 생체 조직과전자부품이 결합 한광범위한기능장치 기술 개발고도화및 현장적용 지원 ※ (예시) 바이오칩, 전자시스템 기반 인공장기 등, ’23년 신규사업 기획 착수
2. (+제조) 바이오기술을 도입, 소재·제품 개발 등 제조산업 혁신
○ (바이오파운드리) 합성생물학 및 AI, 빅데이터, 로봇 등을 활용 하여 바이오 연구와 제조공정을 자동화 고속화
※ 바이오파운드리 인프라구축사업, 5년 3,000억 규모 예타기획, 과기정통부(주관),산업부(참여) ※ 합성생물학 주요 전략기술 도출 및 단계적 활용을 위한 기술로드맵 마련(‘23) 후 핵심기술 확보를 위한 R&D사업 신규기획 추진 (전략기술별 50~100억원 규모)
【바이오파운드리】 • 자동화‧고속화된 DBTL(Design‧Build‧Test‧Learn) 순환시스템 기반의 합성생물학 인프라 유전자‧세포 디자인 및 합성, 파일럿 생산 등을 지원
• ‘22.9월, 美 ‘생명공학·바이오제조 이니셔티브‘ 행정명령의 핵심 시설
○ (디지털 그린 팩토리) 빅데이터 AI 기술 접목으로 식물 기반 대량 생산기술 개발 및 작물 생산량 확대 등 효율성 증진
※ 광합성 효율향상을 통한 그린바이오 생산 가속화 기술개발, ’23~’30년, 총 160억원○ (마이크로바이옴 리소싱) 인체 및 환경의 마이크로바이옴(미생물군집)을 활용하여 유효기작·물질(신약, 소재 등) 발굴 및 생산
※ 마이크로바이옴 기반 차세대 치료 원천기술개발, `23~’27년, ’23년 55.5억원3. (+의료) 새로운 기전·접근방식에 기반한 바이오 신기술의 신속한 적용으로 질병치료 및 감염병 대응 역량을 강화
○ (첨단신약) mRNA백신 상용화 사례를 감안, 기존 화합물 약물 한계 극복이 가능한 신물질 약물 원천기술 확보
※ ‘혁신신약 기초기반기술개발사업(’22~’26, ’23년 70.5억원)‘ 으로 우선 시범 지원, ’(가칭) RNA신약 개발 비임상 평가 플랫폼 구축사업‘ 등 신규 기획‧추진(’23~)
○ (병원체 극복) 항생제 내성, 신종바이러스 등 미해결 병원체 대응 및 선제적 대비를 위한 근본적 과학기술 역량 확보
- 기반 예방 치료 진단 감시예측 인프라 등 6대 분야 25개 핵심기술을 선정 지원하여 감염병 분야 기술 자립화 촉진
※ 신‧변종 감염병 대응 플랫폼 기술개발사업(’21~’24, ’23년 136억원) 및 차세대 백신 기초‧원천 핵심기술 개발사업(’22~’25, ’23년 91억원)
《감염병 R&D 6대 분야, 25대 핵심기술(‘22.6월, 감염병 기초원천 핵심기술위원회)》 2. 디지털바이오 기반기술 확보
현황분석 및 추진방향
□ (현황) 바이오 연구혁신과 생산성 제고를 위한 디지털 융합형 바이오 플랫폼기술의 중요성이 전 세계적으로 부각
○ 빅데이터 기반 AI, 디지털트윈 등 첨단디지털 기술을 활용하면서 데이터와 SW로연구로하는 새로운 지평 전개
※ 글로벌 바이오기업은 AI, 클라우드 등 디지털 기술을 적극 도입 중(’21, Deloitte)
○ R&D방식의 첨단화, 고도화로 개별 연구자가확보하기 어려운 플랫폼 기술 및 인프라의 확보와 민·관 공동 활용을 정부 주도로 지원
※ 미국은 NIH Common Fund 프로그램을 통해 우선순위가 높은 공통기반기술 개발을 지원 중(’06~, ‘20년 기준 약 7,600억원)
□ (필요성) 디지털 플랫폼기술 활용을 통해 기존 바이오 연구방식의 질적 향상과 함께 기술개발 속도 및 성공 확률 제고 필요
○ 복잡·다양한 생명현상을 정확하게 관찰하고 빠르게 분석하여 정밀한 제어가 가능한 디지털연구 방식도입 확산
○ 유전자 편집 제어 등 공통기반기술과 고도화된 화합물 은행 등 기반 인프라가 바이오 성과 수준을 좌우
※ 영국, 중국 등은 기존 화합물 합성 대비 비용측면에서 5백만 배 이상 경제적인 유전자 암호화 라이브러리 기술서비스 제공 중 (Nature Reviews Drug Discovery. ‘16)
(추진방향) AI, 가상물리시스템 등 디지털 접목으로 새로운 연구방식 으로의 전환을 통해 우리나라 바이오 연구 효율성과 생산성 제고
- 바이오분자 모델링↔유효물질 발굴 등 ‘가상실험(DRY LAB)’과 ‘실재실험(WET LAB)’ 간 양방향 전환 등으로 바이오 연구개발 혁신을 촉진
1. (생체현상 분석‧제어) 데이터 기반 유전자‧줄기세포 제어기술을 고도화하고, 생체 정보 분석 및 활용 관련 원천기술을 확보
○ (유전자) 염기서열 빅데이터에 기반한 차별화된 유전자 편집 제어 복원 기술 확보로 개인맞춤형 정밀의료 촉진
- 유전자 편집기술 특허전략을 토대로, 유전자 교정 효율을 2배 이상 향상하고 질병모사 모델 제작 등 치료기반 원천기술 확보
※ 유전자 편집제어복원 기반기술개발사업, ‘23~‘27, ’23년 50.5억원
○ (줄기세포) 조직별 세포기원별 유전체 지도(Atlas) 제작 및 DB 구축, 줄기세포 재생 능력 활성화및 재생환경 제어 기술 확보
※ 줄기세포 ATLAS 기반 난치성질환 치료기술 개발, ‘23~’27, ’23년 45억원2. (가상화‧모델링) AI, 디지털 트윈 등 가상화기술, 모델링 및 예측을 통해 바이오 연구개발 속도를 단축하고, 성공가능성을 향상
○ (AI 신약 플랫폼) 인공지능 기반신약 후보물질 발굴 플랫폼 기술로 신약개발 장벽(고비용, 장기간, 높은 실패율 등) 극복 지원
- 산학연에서 기개발중인 분석모듈과 플랫폼을 고도화하고, 새로운 인공지능 기반 학습 모델도 추가 개발하는 투트랙 사업 추진
※ 인공지능 활용 혁신신약 발굴사업, ’22~’26, 후보물질 4개 이상 IND 신청 목표
○ (휴먼디지털트윈) 가상공간에서 생명체 기능분석 모델링, 설계 예측 등을 수행할 수 있는 플랫폼 개발 및 산업적 활용 지원
※ 생명연, E-Human Atlas 시범사업 우선 착수 (’22. 간 질환 DB 구축완료, K-BDS 연계 작업 중) ‘(가칭)휴먼디지털트윈 활용기술개발 사업’ 신규 기획 착수 (5년 총 500억원 내외 규모)
• (모델링 기술) 유전자, 세포, 생체 기능과 구조, 기작 정보를 통합하여 모델화
• (활용대상) 맞춤형 건강관리, 의료기기, 신약 독성평가, 임상시험지원, 지역 돌봄서비스 등
• (규제개선) 개인정보 등 법적 제도 개선 및 산업활성화 지원3. (스마트 연구 인프라) ‘소재탐색’ ⇨ ‘유효물질 발굴’ ⇨ ‘평가 및 검증’ ⇨ ‘생산 및 활용’ 단계별 최적화·고속화를 위한 핵심 인프라 구축
○ (바이오소재 플랫폼) 바이오 소재 14대 분야*별 특성정보 빅데이터를 구축하고 통합 활용지원 시스템 마련(’21~’26, 3,327억원)
* 인체유래물, 병원체, 줄기세포, 축산, 종자, 해양생물, 천연물 등【바이오 연구소재 활용 기반 조성 사업】
• (주요내용) 소재 신뢰성 확보를 위해 품질관리 강화 및 수요자 편의성을 제고하여 통합 검색부터 분양신청 과정이 One-Stop으로 이뤄지는 ’소재정보 통합 포털시스템‘ 구축
• (총사업비/기간) 3,327억원(과기부 2,145 해수부 483 환경부 433 산림청 156 농진청 110) / ‘21~’26년
○ (차세대 화합물은행) 유효물질 고속발굴이 가능한 DNA바코드화합물 라이브러리*(DEL) 기술확보및 공공DNA화합물은행 구축(’23~)
【DEL, DNA Encoded Library】
화합물별로 DNA고유서열을 결합시킨 저분자 화합물 은행, 화합물을 동시에 대량 스크리닝 할 수 있어 시간‧비용의 획기적 절감 가능
※ 유전자 암호화 기반 약물 스크리닝 플랫폼 구축사업, (’23~’27, ’23년 49억원○ (장기유사체) 기초단계 수준의 국내 오가노이드 기술을 동물실험 대체 및 인공장기 수준까지 육성 추진
※ 오가노이드 기반 원천기술 개발, ’23~’28, ’23년 15억, 인체유사도 90%이상 확보 추진
【오가노이드 (Organoid, 장기유사체)】
줄기세포 등을 3D 배양법으로 응집·재조합하여 만든 장기 모방 세포집합체로, 인체와 근접한 생리활성을 지녀 차세대 약물 평가 플랫폼으로 활용 가능3. 데이터 기반 바이오 연구 확산 현황분석
현황분석 및 추진방향
□ (현황) 디지털 대전환, 오픈사이언스 등 패러다임의 변화로, 바이 오 분야는 실험 위주 R&D에서 데이터기반 R&D로 변혁 중
ㅇ 데이터기반의 바이오 연구 및 사업화가 저비용, 고효율의 파급력있는 혁신기술 확보로 이어지며 ‘디지털바이오 시대’로 진입
※ AI ‘로제타폴드(RoseTTAFold)’를 통해 수 분~수 시간 내에 단백질 구조를 해독 → 사이언스誌’에서 2021년 한 해 가장 우수했던 과학계 성과로 선정
ㅇ 오픈사이언스 정책으로 글로벌 현안 대응연구 속도도 가속화 ※ 코로나19 초기, WHO와 117개 기관 간 연구결과 공유를 위한 국제협약 체결 후 연구 활성화
□ (필요성) 데이터기반 바이오 R&D 혁신을 위해 고품질 데이터의 생산부터 공유 활용까지 선순환되는 생태계 조성 필요
ㅇ 데이터기반 연구의 핵심 자원인 연구데이터가 국내에 축적 관리 공유될 수 있도록 데이터 플랫폼 중심으로 공유 체계 확립 필요
* 국내 연구데이터의 해외 저장소 등록이 지속 증가 추세 (美 국립생물정보센터 등록 국내 데이터 : (’17) 12,628건/9.8TB, → (’20) 18,834건/21.7TB)
ㅇ 가치있는 데이터 확보와 활용이 여전히 미흡하므로, 고품질 데이터의 공유를 유도하고 활용을촉진하는 연구 환경의 조기 착근 필요
(추진방향) 고품질 바이오 데이터의 수집‧공유‧활용이 선순환될 수 있도록 디지털 플랫폼을 중심으로 데이터기반 바이오 생태계 조성
1. (체계 구축) 국가 바이오 데이터 스테이션 중심으로 데이터 공유 기반 조성
ㅇ (협업체계) 글로벌 바이오 변혁에 발맞춰 지속 성장 가능한 데이터기반 바이오 생태계 조성을 위해 범부처 민 관협력 및 국제 협력 체계 강화
※ 데이터 공유를 위한 표준화와 플랫폼 연계를 위한 관계부처 민‧관 데이터 협의체 운영 및 국제바이오데이터연합체(GBC, Global Biodata Coalition) 등 국제협력기구 참여 추진
ㅇ (관리체계) 연구데이터의 확보 관리 및 활용 선순환을 위한 제도적 기반 마련을 위해 바이오 연구데이터 관리제도 수립
※ 연구데이터의 관리‧활용 규정 등을 위한 법령 개정 및 표준관리지침 제정 추진 등
ㅇ (데이터 플랫폼) 바이오 全분야 연구데이터를 통합 수집·관리·공유하는 국가적 데이터 허브, ‘국가바이오데이터 스테이션(K-BDS)’ 구축
※ (Korea BioData Station) 약 146만 건(유전체 126만, 화합물 19.7만 등) 데이터 확보(‘22.10월 기준) ※ 부처별 바이오 데이터센터(’22.12~) 및 바이오소재 정보통합 포털 연계(‘25~)
➡ (국제 저장소) 연구자가 논문 게재 등의 데이터 저장소(Repository)로 국가바이오데이터 스테이션(K-BDS)을 활용할 수 있도록 국제인정 추진
※ 해외 주요 저널이 공인하는 데이터 저장소 또는 국제바이오데이터협의체 참여 등
※ 데이터기반 R&D 우수 연구자에게 분석 전산환경 우선지원 등의 인센티브 부여【바이오 연구데이터 활용 기반 조성 사업】
• (주요내용) FAIR 원칙*을 준수하는 국가 바이오 데이터 스테이션 구축 * Findable(검색용이성), Accessible(접근성), Interoperable(상호호환성), Reusuable(활용성)
• (총사업비/기간) 1,780억원(과기정통부 1,454, 농진청 116, 질병청 210) / ‘21~’26년 《국가 바이오 데이터 스테이션(K-BDS) 개념도》
《국가 바이오 데이터 스테이션(K-BDS) 개념도》
2. (생산‧축적‧관리) 글로벌 수준으로 데이터 생산‧축적‧관리 선진화ㅇ (생산) 국가 R&D 사업 추진 시 임무 지향적 전략사업*을 통해 선도적 고품질 데이터 생산 지원
* 전임상 바이오 참조 데이터(‘23, 기획), 마이크로바이옴(’24, 예타) 등
ㅇ (축적) 데이터 상호운용성 및 확장성을 고려하고, 국제 수준으로 표준화*된 고품질 데이터**를 축적
* 국제 표준을 준용한 메타데이터 표준화 과정을 통해 데이터 표준등록양식 제‧개정(‘20~)
* 유전체, 단백체, 대사체, 화합물, 이미징 등 주요 빅데이터 분야 데이터 전문가 그룹이 표준운영지침(SOP), 품질관리지표 등을 수립하여 데이터를 관리(’23~)
ㅇ (관리) 연구자의 데이터 관리계획(DMP)에 근거하여 국가 바이오
※ 데이터 공유 ‧ 활용 우수 연구자에게 분석 전산환경 우선지원 등의 인센티브 부여 데이터 스테이션(K-BDS)에 등록할 데이터를 관리하고 평가시 참고3. (활용) 데이터 활용 환경 조성으로 데이터 기반 연구 활성화
ㅇ (전산환경) 데이터 유형별 다양한 분석 도구 및 AI를 탑재한 클라우드 기반 가상협업 분석환경을 지원(‘22.12~)
ㅇ (중개) 데이터 활용을 촉진하기 위해 데이터 생산자와 연구자, 분석 전문가및기업 간의 수요맞춤형 중개를 위한 마켓플레이스운영(‘24~)
ㅇ (활용) 전통방식의 실험위주 연구로 해결하기 어려웠던 질환 극복 등 바이오 난제 해결에 기여할 빅데이터 활용 사업 지원
※ 데이터기반 디지털 바이오 선도사업, ‘23~‘27, ’23년 37억원 빅데이터 활용 난치질환(난치성 암, 대사질환, 치매) 예측‧진단‧치료에 기여
《바이오 데이터 공유·활용 개념도》
4. 디지털바이오 생태계 조성현황분석 및 추진방향
□ (현황) 바이오는 오랜 기간과 많은 비용이 소요되어 “연구-개발- 사업화” 각 단계별 수행주체와 기능, 역량이 상이하고 간극이 큼
< 바이오 기술의 성장 단계 및 수행주체 > ○ 주요국은 이를 극복하고자 바이오 R&D투자, 인프라 구축, 민관 협력, 규제혁신 등 종합적인 지원정책을 추진 중
* 美 민관합동 ‘Summit on Biotechnology and Biomanufacturing Initiative’ 개최(‘22.9)□ (필요성) 그 간 정부의 적극적 지원으로 바이오 연구·산업의 저 변이 확대되었으나 여전히 글로벌 수준 대비 경쟁력은 미흡
• (바이오 수출) (’16) $164억 → (’21) $356억 (16.8%증, 바이오헬스, 농림수산식품, 화장품)
• (글로벌시장 점유율) (’15)1.7% → (’20)1.9%
• (기술특례상장기업, 바이오/전체) (’16) 9/10 → (‘20) 15/25 (개)
○ 현장은 디지털바이오 전환 시대에 전문인력양성, 기술사업화, 규제혁신 등에 대한 정부의 지원이 절실하다는 인식【현장의 목소리 (’22.7월, 8월 바이오 R&D성과 창출 간담회)】
❶ 정부 R&D 사업 기획 시 기업의 참여 확대
❷ 대학‧연구소의 기술사업화 관련 전문성 및 역량 강화
❸ 산업현장의 수요를 반영한 전문인력 양성
❹ 규제개선, 세제지원, 기업 대상 지속적인 정보 공유 등 필요
(추진방향) 바이오 대전환 시대 폭발적인 R&D 및 산업 성장에 발맞춰 “연구-개발-사업화”간 연결을 촉진하는 협력 생태계 조성
1. (성과 사업화) 디지털바이오 R&D 우수성과 발굴 및 후속 사업화 지원 등 R&D → 시장 연계 강화
○ (성과발굴) 디지털바이오 R&D 성과 중 사업화 유망 성과를 발굴*하 고 후속 R&D 및 사업화 지원사업**으로 패키지형 연계
* ’(가칭)바이오 기술성장+ 경진대회‘ 개최 및 딥테크 창업 발굴단 연계, IT기업 참여 촉진
** ①바이오 특화 사업화 지원사업(기 추진 사업 고도화), ②전분야 사업화 지원사업 (일자리진흥원, 특구재단 등 지원사업), ③타 부처 및 민간 사업화 지원사업(TIPS 등)
○ (기술고도화) 시장 수요 및 사업화 연계 R&D 기획 및 학·연·벤처 교육·컨설팅*, 전임상시험 지원** 등 추가 R&D 지원
* 기술가치 평가‧검증 역량 강화, 산·학·연·관 기획창업 프로그램 및 투자 파트너링&포럼 확대
** 국가전임상시험지원센터 운영(’22.3월~), 바이오 연구데이터 검증지원 등2. (국내외 협업) 디지털바이오 육성을 위한 민관 협력 및 국제공조 확대
○ (민관협의체) 기술발전 및 정책 사회 경제 안보 변화를 반영하여, 바이오혁신전략을지속발전시킬 ‘(가칭)디지털바이오혁신협의회’ 구성 추진
【(가칭) 디지털바이오 혁신협의회 구성(안)】
• (공동위원장) 과기정통부 장관(또는 차관), 민간 석학
• (위원) 산‧학‧연 민간 전문가 15명 내외
• (기능) 디지털바이오 기술‧산업 육성, 바이오 전략기술 육성 방안에 대한 자문 ※ 생명공학정책심의회 등 기존 회의체 연계운영도 검토, 바이오外 IT 전문가 참여
○ (전략적 파트너십) 합성생물학, 감염병 등 국가필수전략기술 중점 분야별 해외 주요 연구기관과의 전략적 기술협력 지원
※ (합성생물학) ‘한-미 합성생물학 공동 컨퍼런스’ 개최 (’22.12월 부산) ※ (감염병) (韓)생명연-(美)펜실베니아, KPMC-(美)잭슨연, 화학연大-(美)스크립스연 (‘21~)
○ (글로벌공조) 국제기구 활동을 통한 디지털융합 바이오기술에 대한 표준 및 윤리적 가이드라인 마련에 참여 , 국내 법 ·제도에도 반영
※ (뇌연구) 인간의 존엄성, 프라이버시, 디지털 보안, 인간증강 등 순차적 마련 (OECD-STEPI) (합성생물학) 데이터, 바이오부품, 표기법, 바이오제조 등에 대한 표준개발 (KSBA-GBA)3. (인력 양성) 디지털바이오 융합형 인력양성을 위한 석‧박사급 대상 교육 프로그램 활성화 및 산‧학‧연‧병 간 융합 연구 촉진
○ (교육프로그램) 교육 연구·산업 현장 간 유기적 연계가 가능토록 프로젝트 중심의 바이오+디지털 융합교육 프로그램 기획
《(예시) ‘디지털바이오 혁신인재 양성 프로그램’(안) (’24~)》 ※ (사례) ①KAIST, 바이오‧AI‧공학 융합형 Engineering Biology 학과 신설 추진(’23~) ②서울대, AI연구소+녹십자 목암연구소, AI-BIO 연구인력 양성 프로그램 개설(’22.)
○ (데이터 사이언티스트) 오믹스 빅데이터의 통합적 분석과 데이터 특성에 맞는 인공지능 활용 실습을 통해 현장 실무형 전문 인력 양성 추진
※ (가칭) ‘바이오 데이터 사이언티스트 훈련 프로그램’ 신규기획 (’23~)
○ (융합형 의사과학자) 의료현장 미충족 의료수요 해결 지원 및 AI 3D프린팅 등디지털융복합미래 의료기술개발을통한MD.-Ph.D. 융합인력양성
- 대학+거점병원 컨소시엄 대상, AI 데이터 센싱 등을 활용한 정밀의료, 난치질환 극복, 미래 스마트의료 등 MD-Ph.D. 간 융합연구 지원 ※ 혁신형 미래의료연구센터 육성사업, ‘23~‘26, ‘23년 76.5억원4. (법‧제도) 디지털바이오 신규분야 육성을 촉진할 법적 근거 마련 및 규제과학 기반 R&D 지원
○ (법 재 개정) 합성생물학 등 전략적 육성이 필요한 기술별로 법령을 우선 마련하고, 향후 추가 발굴되는 기술도 법적 근거 정비(’22下~) ※ 생명공학육성법 및 뇌연구촉진법 개정, (가칭) 「합성생물학 연구진흥 및 지원에 관한 법률」 제정 등
○ (규제극복) 우수 신기술은 규제기관(식약처) 협조 및 오송 첨복 규제 과학지원단을 활용, R&D 전략수립부터 제품화까지 규제 극복 지원
※ 바이오 혁신기술 규제지원 플랫폼 구축 사업(’23~’30, ‘23년 10억원) ※ 민관합동 바이오 규제개선반 본격 운영 (’20. 생명공학육성법 및 시행령 개정 완료)