포스트 팬데믹 관련 바이오 기술 그리고 생명윤리

포스트 팬데믹 관련 바이오 기술 그리고 생명윤리

 

올해 발표된 바이오 미래유망기술에는 포스트 팬데믹 관련 기술이 5개나 선정되었다. 과학기술 분야에도 코로나19 pandemic이 미친 영향력이 매우 크다, 코로나 바이러스 백신은 세계 정치 지도에서도 위력을 발휘하고 있다. 선진국들이 코로나 바이러스 백신 개발은 국가적 어젠더가 되고 있다.

 

바이오 기술의 발전에 힘입어서 백신 개발 속도가 점차 빨라질 것이다. 평균 10~15년 이상 소요되던 백신 개발 기간이 코로나19 pandemic 이후 10~18개월로 단축되고 있다. 화이자의 코로나 바이러스 백신의 기반기술인 mRNA 기술을 연구개발한 Dr. 커털린 커리코는 현재 BioNTech사의 부사장이며, mRNA 기술을 연구개발한 공로로 노벨상 후보로 거론되고 있다.

 

백신 개발 속도가 빨라질 수 있었던 것은 병원체 유전체의 빠른 서열 분석 기술, 고해상도 이미징 기술을 통한 구조분석 기술 등의 발전이 크게 기여하였으며, mRNA, DNA, 바이러스벡터 등 다양한 백신 플랫폼 기술이 결합되면서 가능해졌다. 10대 기술 중에서도 인공지능 기반 단백질 모델링기술의 파급효과가 가장 클 것으로 전망됐다. 인공지능 기반 단백질 모델링 기술은 생체내 작용메커니즘, 질병과 연관성, 약물표적 규명 등을 빠르고 정확하게 함으로써, 앞으로 신약개발 시간과 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 전망된다.

 

분자물리학적 접근방법과 인공지능 심층학습(딥러닝) 기술을 활용하여, 아미노산 서열에서 3차원 단백질 구조와 세포 내 단백질 작용을 예측할 수 있게 된다. 구글에서 개발한 ‘알파폴드’가 단백질 구조 예측을 하는 인공지능 기술이다. 구글 ‘알파폴드’가 코로나19 바이러스 일부 단백질 구조 예측을 통해 백신과 치료제 개발에 단서를 제공하고 있다.

 

 

 

Dr. 커털린 커리코 코로나 바이러스 백신의 기반기술인 mRNA 개발 경위

커리코는 RNA 면역성을 억제하는 뉴클레오사이드 수정 과정을 공동으로 발견하였고,

RNA 매개 면역 활성화가 대표적 연구이다. 이 연구는 mRNA를 질병 치료에 사용할 수 있는 길을 열어주었다. 커리코는 미국 내에서 비면역성 뉴클레오사이드 변형 RNA에 관한 특허를 보유하고 있다.

 

Dr. 커털린 커리코 코로나 바이러스 백신의 기반기술인 mRNA 개발자

 

카탈린은 헝가리의 대학에서 23세에 박사학위를 취득한 후 연구를 계속하고 싶었으나 당시 헝가리의 열악한 경제 환경에서 연구를 계속할 수 없었다. 그래서 카탈린은 1985년 미국 펜실베이니아 대학교 박사후 과정 fellowship 장학금을 신청하여 받게 되었고, 펜실베이니아 대학교에서 연구를 시작할 수 있게 된다.

 

커리코는 1990년 펜실베이니아 대학교에 근무하면서 mRNA 기반 유전자 치료법을 제안하며 연구보조금 신청을 하였으며, 이후로 mRNA 치료법을 주 연구 분야로 삼았다.

그러나 연구에 진전이 없자 1995년 그가 속한 연구소와 펜실베이니아 대학은 연구중단을 결정하였다. 카탈린은 연구비 지원 없이 삭감된 월급만 받기로 협상하고 연구를 계속하고자 한다.

 

이 어려운 시기에 카탈린은 다행히 펜실베이니아 대학교의 면역학자인 드루 와이즈먼을 만난다. 와이스맨이 연구비를 전폭 지원하면서 카탈린은 연구를 계속할 수 있었다.

2005년 드디어 mRNA의 항바이러스 면역 반응을 줄이기 위한 뉴클레오사이드 변형 이용법 개방에 성공하였다.

 

커리코와 드루 와이즈먼은 RNARx사를 설립하고 커리코는 2006년부터 2013년까지 RNARx 사의 CEO로서 활동하면서 연구개발을 계속한다.

 

2012년 커리코와 드루 와이즈먼은 mRNA의 항바이러스 면역 반응을 줄이기 위한 뉴클레오사이드 변형 이용법에 대한 특허를 출원하였다.

 

실험실 공급기업 셀스크립트(Cellscript 대표 게리 달)가 펜실베이니아 대학교의는 지적재산권을 license하였고, 모더나에 투자한 벤처 캐피털 기업 플래그십 파이오니어링(Flagship Pioneering)도 커리코와 연락하여 특허권을 license한다.

 

커리코는 2006년부터 2013년까지 RNARx 사의 CEO로 활동하다가 2013년에 BioNTech사로로 옮긴다. BioNTech사에서 CEO인 터키계 이민 2세인 독일 과학자/사업가인 Uğur Şahin박사와 Özlem Türeci박사와 함께 세운 벤처 기업이다.

 

BioNTech 사

 

커리코는 BioNTech사 부사장으로 있으면서 Uğur Şahin박사와 Özlem Türeci박사와 함께Pfizer–BioNTech vaccine BNT162b2백신을 개발하였다.

Moderna사도 코로나 바이러스 백신을 개발하는데 mRNA 기술을 사용하였다.

 

이 mRNA 기술은 코로나 바이러스 백신 개발에 사용된 것처럼 암을 포함한 질병을 대항하는데 유효할 수도 있다. Moderna and BioNTech는 breast, prostate, skin, pancreas, brain, lung and other tissues 암을 치료할 수 있는지 의약품과 그리고 지카 인플루엔자 등을 치료할 수 의약품을 개발 시험을 할 계획을 가지고 있다고 한다.

 

 

21세기 들어 급속하게 발전하고 있는 바이오 미래유망기술의 발전이 예상되고 세계 각국이 연구투자를 확대하고 있다.

 

한국생명공학연구원 국가생명공학정책연구센터는 2021년 바이오 미래유망기술을 선정하였고, 국가적이 투자가 이루어 질 전망이다.

2021년 바이오 미래유망기술 4개 분야는 다음과 같다.

첫째 플랫폼바이오는 기초·생명과학, 공통기반기술.

둘째, 레드바이오는 의약품 등 보건의료.

셋째, 그린바이오는 농림수축산·식품 및 바이오농업

넷째, 화이트바이오는 산업공정, 환경·해양 및 에너지, 소재 등 바이오화학

 

플랫폼 바이오 기술 - ‘생물 유래 화학다양성 확보 기술’, ‘개인 맞춤형 체외 면역시스템’, ‘인공지능 기반 단백질 모델링’

인공지능 기반 단백질 모델링기술은 10대 기술 중에서도 가장 파급효과가 클 것

구글 AI기술 ‘알파폴드’도 단백질 구조 예측을 하는 것으로 실제로 코로나19 바이러스 일부 단백질 구조 예측백신과 치료제 개발에 단서를 제공

단백질 구조 예측을 넘어 생체 내 작용메커니즘, 질병과 연관성, 약물표적 규명으로 신약개발 시간과 비용을 크게 절감할 수 있을 것

 

레드 바이오에는 합성면역, 단일세포 교정기술, 나노백신 및 나노항체 기술이 꼽혔다.

나노백신·항체 기술은 나노구조체 표면에 다량, 다종의 항원을 노출시키거나

기존 항체보다 작고 효과적인 치료제를 만드는 것

기존 백신이나 항체치료제로 치료하기 어려운 분야에 적용할 수 있을 것

 

그린바이오는 농림수축산·식품 및 바이오농업축산업을 대체하기 위한 기술

세포배양을 통해 실험실에서 육류나 우유를 만드는 것.

 

화이트 바이오분야에서는 친환경 고분자 생산 미생물, 빅데이터 기반 생태건강성 평가기술 등

 

2021년 바이오 10대 유망기술

△개인 맞춤형 체외 면역시스템

△합성 면역

△나노백신·나노항체

△세포배양 축산 기술

△친환경 고분자 생산 미생물.

△생물 유래 화학다양성 확보 기술

△인공지능 기반 단백질 모델링

△단일세포 교정기술

△식물 마이크로바이옴 엔지니어링

△빅데이터 기반 생태건강성 평가 기술

 

 

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위 바이오 미래유망기술들은 각국의 연구개발 투자가 예상되며, 인간의 미래에 크게 기여할 것이다. 그런데 유전자 조작으로 인간의 생명 근원까지 바꿀 수 있는 생명공학은 매우 큰 위험을 가져올 수도 있다. 생명공학에 대한 지원을 강화하는 한편, 연구윤리 그리고 생명윤리에 대한 깊이 있는 통찰력을 연구하고, 위험을 막을 수 있는 지혜로운 관리도 긴급하게 강화되어야 할 것이다.

 

 

생명윤리 및 안전에 관한 법률 ( 약칭: 생명윤리법 )

[시행 2016. 12. 20.] [법률 제14438호, 2016. 12. 20., 타법개정]

보건복지부(생명윤리정책과-총괄, 기관생명윤리위원회), 044-202-2619

보건복지부(생명윤리정책과-유전자,배아), 044-202-2614

 

제1장 총칙

제1조(목적) 이 법은 인간과 인체유래물 등을 연구하거나, 배아나 유전자 등을 취급할 때 인간의 존엄과 가치를 침해하거나 인체에 위해(危害)를 끼치는 것을 방지함으로써 생명윤리 및 안전을 확보하고 국민의 건강과 삶의 질 향상에 이바지함을 목적으로 한다.

 

제2조(정의) 이 법에서 사용하는 용어의 뜻은 다음과 같다. <개정 2015. 12. 29.>

 

1. “인간대상연구”란 사람을 대상으로 물리적으로 개입하거나 의사소통, 대인 접촉 등의 상호작용을 통하여 수행하는 연구 또는 개인을 식별할 수 있는 정보를 이용하는 연구로서 보건복지부령으로 정하는 연구를 말한다.

 

2. “연구대상자”란 인간대상연구의 대상이 되는 사람을 말한다.

 

3. “배아”(胚芽)란 인간의 수정란 및 수정된 때부터 발생학적(發生學的)으로 모든 기관(器官)이 형성되기 전까지의 분열된 세포군(細胞群)을 말한다.

 

4. “잔여배아”란 체외수정(體外受精)으로 생성된 배아 중 임신의 목적으로 이용하고 남은 배아를 말한다.

 

5. “잔여난자”란 체외수정에 이용하고 남은 인간의 난자를 말한다.

 

6. “체세포핵이식행위”란 핵이 제거된 인간의 난자에 인간의 체세포 핵을 이식하는 것을 말한다.

 

7. “단성생식행위”란 인간의 난자가 수정 과정 없이 세포분열하여 발생하도록 하는 것을 말한다.

 

8. “체세포복제배아”(體細胞複製胚芽)란 체세포핵이식행위에 의하여 생성된 세포군을 말한다.

 

9. “단성생식배아”(單性生殖胚芽)란 단성생식행위에 의하여 생성된 세포군을 말한다.

 

10. “배아줄기세포주”(Embryonic stem cell lines)란 배아, 체세포복제배아, 단성생식배아 등으로부터 유래한 것으로서, 배양 가능한 조건에서 지속적으로 증식(增殖)할 수 있고 다양한 세포로 분화(分化)할 수 있는 세포주(細胞株)를 말한다.

 

11. “인체유래물”(人體由來物)이란 인체로부터 수집하거나 채취한 조직ㆍ세포ㆍ혈액ㆍ체액 등 인체 구성물 또는 이들로부터 분리된 혈청, 혈장, 염색체, DNA(Deoxyribonucleic acid), RNA(Ribonucleic acid), 단백질 등을 말한다.

 

12. “인체유래물연구”란 인체유래물을 직접 조사ㆍ분석하는 연구를 말한다.

 

13. “인체유래물은행”이란 인체유래물 또는 유전정보와 그에 관련된 역학정보(疫學情報), 임상정보 등을 수집ㆍ보존하여 이를 직접 이용하거나 타인에게 제공하는 기관을 말한다.

 

14. “유전정보”란 인체유래물을 분석하여 얻은 개인의 유전적 특징에 관한 정보를 말한다.

 

15. “유전자검사”란 인체유래물로부터 유전정보를 얻는 행위로서 개인의 식별 또는 질병의 예방ㆍ진단ㆍ치료 등을 위하여 하는 검사를 말한다.

 

16. “유전자치료”란 질병의 예방 또는 치료를 목적으로 인체 내에서 유전적 변이를 일으키거나, 유전물질 또는 유전물질이 도입된 세포를 인체로 전달하는 일련의 행위를 말한다.

 

17. “개인식별정보”란 연구대상자와 배아ㆍ난자ㆍ정자 또는 인체유래물의 기증자(이하 “연구대상자등”이라 한다)의 성명ㆍ주민등록번호 등 개인을 식별할 수 있는 정보를 말한다.

 

18. “개인정보”란 개인식별정보, 유전정보 또는 건강에 관한 정보 등 개인에 관한 정보를 말한다.

 

19. “익명화”(匿名化)란 개인식별정보를 영구적으로 삭제하거나, 개인식별정보의 전부 또는 일부를 해당 기관의 고유식별기호로 대체하는 것을 말한다.

 

제3조(기본 원칙) ① 이 법에서 규율하는 행위들은 인간의 존엄과 가치를 침해하는 방식으로 하여서는 아니 되며, 연구대상자등의 인권과 복지는 우선적으로 고려되어야 한다.

 

② 연구대상자등의 자율성은 존중되어야 하며, 연구대상자등의 자발적인 동의는 충분한 정보에 근거하여야 한다.

 

③ 연구대상자등의 사생활은 보호되어야 하며, 사생활을 침해할 수 있는 개인정보는 당사자가 동의하거나 법률에 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 비밀로서 보호되어야 한다.

 

④ 연구대상자등의 안전은 충분히 고려되어야 하며, 위험은 최소화되어야 한다.

 

⑤ 취약한 환경에 있는 개인이나 집단은 특별히 보호되어야 한다.

 

⑥ 생명윤리와 안전을 확보하기 위하여 필요한 국제 협력을 모색하여야 하고, 보편적인 국제기준을 수용하기 위하여 노력하여야 한다.

 

제4조(적용 범위) ① 생명윤리 및 안전에 관하여는 다른 법률에 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 이 법에 따른다.

 

② 생명윤리 및 안전에 관한 내용을 담은 다른 법률을 제정하거나 개정할 경우에는 이 법에 부합하도록 하여야 한다.

 

제5조(국가와 지방자치단체의 책무) ① 국가와 지방자치단체는 생명윤리 및 안전에 관한 문제에 효율적으로 대처할 수 있도록 필요한 시책을 마련하여야 한다.

 

② 국가와 지방자치단체는 생명윤리 및 안전 관련 연구와 활동에 대한 행정적ㆍ재정적 지원방안을 마련하여야 한다.

 

③ 국가와 지방자치단체는 각급 교육기관 등에서 생명윤리 및 안전에 대한 교육을 할 수 있도록 하여야 하고, 교육 프로그램을 개발하는 등 교육 여건이 조성되도록 지원하여야 한다.

 

제6조(생명윤리정책연구센터의 지정) ① 보건복지부장관은 생명윤리정책에 관한 전문적인 조사, 연구 및 교육 등을 실시하기 위하여 해당 업무를 수행할 능력이 있다고 인정하는 기관ㆍ단체 또는 시설을 생명윤리정책연구센터로 지정할 수 있다.

 

② 제1항에 따른 생명윤리정책연구센터의 지정 및 운영 등에 필요한 사항은 보건복지부령으로 정한다.

 

제2장 국가생명윤리심의위원회 및 기관생명윤리위원회 등

 

제1절 국가생명윤리심의위원회

 

제7조(국가생명윤리심의위원회의 설치 및 기능) ① 생명윤리 및 안전에 관한 다음 각 호의 사항을 심의하기 위하여 대통령 소속으로 국가생명윤리심의위원회(이하 “국가위원회”라 한다)를 둔다.

 

1.국가의 생명윤리 및 안전에 관한 기본 정책의 수립에 관한 사항

 

2. 제12조제1항제3호에 따른 공용기관생명윤리위원회의 업무에 관한 사항

 

3. 제15조제2항에 따른 인간대상연구의 심의 면제에 관한 사항

 

4. 제19조제3항에 따른 기록ㆍ보관 및 정보 공개에 관한 사항

 

5. 제29조제1항제3호에 따른 잔여배아를 이용할 수 있는 연구에 관한 사항

 

6. 제31조제2항에 따른 연구의 종류ㆍ대상 및 범위에 관한 사항

 

7. 제35조제1항제3호에 따른 배아줄기세포주를 이용할 수 있는 연구에 관한 사항

 

8. 제36조제2항에 따른 인체유래물연구의 심의 면제에 관한 사항

 

9. 제50조제1항에 따른 유전자검사의 제한에 관한 사항

 

10. 그 밖에 생명윤리 및 안전에 관하여 사회적으로 심각한 영향을 미칠 수 있다고 판단하여 국가위원회의 위원장이 회의에 부치는 사항

 

② 국가위원회의 위원장은 제1항제1호부터 제9호까지의 규정에 해당하는 사항으로서 재적위원 3분의 1 이상의 위원이 발의한 사항에 관하여는 국가위원회의 회의에 부쳐야 한다.

 

제8조(국가위원회의 구성) ① 국가위원회는 위원장 1명, 부위원장 1명을 포함한 16명 이상 20명 이하의 위원으로 구성한다. <개정 2013. 3. 23.>