바이오X : 바이오가 AI, 전자, 로봇, 우주, 동위원소를 만나는 융합의 시대

이성규

저자:이성규
연세대학교에서생명공학을공부하고연세대학교언론홍보대학원에서저널리즘을공부했다.MBN에서기자생활을시작했고,지금은YTN사이언스에서과학전문기자로활동하고있다.2017년생화학분자생물학회가선정한‘올해의생명과학보도상’을수상했으며,YTN사이언스의바이오의학전문프로그램〈카페B〉를진행했다.현재는YTN사이언스에서바이오업체CEO대담프로그램인〈바이오위클리〉를진행하고있다.지은책으로는『질병정복의꿈바이오사이언스』,『호모스페이스쿠스』,『청소년을위한팬데믹리포트』,『신약개발전쟁』등이있다

들어가며

1장인공지능이바이오와만나면
01단백질구조의비밀,폴딩
02단백질구조를예측하는로제타폴드와알파폴드
더깊이들여다보기단백질구조의중요성:KRAS사례
03인공지능과바이오가만날때
인공지능의기본,GPU
인공지능파운데이션모델
인공지능계의인형눈붙이기
인공지능과신약재창출
인공지능과스크리닝
인공지능과영상판독그리고항암제
인공지능만능주의
더깊이들여다보기mRNA백신의작동원리와크리스퍼라이브러리
04인공지능을이용해새로운물질을찾아라!
코로나19치료물질
인공지능신약개발경진대회
PET플라스틱을분해하는효소찾기
슈퍼컴퓨터를활용한알츠하이머치매억제제

2장바이오와전기·전자가만나면
01전기와바이오의융합
02마음의병우울증을치료하는전자약
0321세기불로초,뇌-컴퓨터인터페이스
BCI기술이영화와만나면
04웨어러블디바이스의진화,전자피부
05빛으로뉴런을자극하는광유전학기술
크리스토퍼놀런이광유전학을알았다면
아메리카노는쓰고커피믹스는덜쓴이유
광유전학기술을활용한뇌졸중치료
광유전학기술을상용화하기위한과제

3장생명체와비슷한로봇이온다
01다양한임무를수행하는휴머노이드로봇
02소프트로봇의시대
03재난현장에투입된바퀴벌레사이보그
04로봇이뼈대역할을한다,엑소스켈레톤
05네발로걷고뛰고달리는로봇개
06뇌의시냅스에서아이디어를얻은로봇의눈
더깊이들여다보기로봇3원칙과로봇의미래

4장미래핵심산업이되어가는우주바이오
01방사선노출에잘견디는생명체
02미세중력과단백질결정화
03인공지능을활용한방사성동위원소치료
더깊이들여다보기루테튬-177은어떻게생산할까?

5장새로운길을개척하는요즘바이오
01인간의장기를재현하라!장기칩과오가노이드
02개인별맞춤형치료
03면역세포가내몸을공격한다고?
04노벨상을받은연구와블록버스터의약품
05중간부산물에서황금알을낳는거위로,대세는RNA
06더많이빼라,비만약전쟁
07글로벌기술이전과상장고공행진

6장지속가능한바이오를위해
01한국바이오를이끄는3대축
바이오플랫폼기술
바이오시밀러위탁개발생산
바이오분야의꽃,신약개발
02인공지능과바이오의융합
인공지능×바이오1강이되려면
AI바이오국가전략
인공지능×바이오의그늘
03기초과학강국이되기위한조건
풀뿌리연구과제삭감과R&D폭거
기초과학강국도약을위한몇가지요건
기초과학과인공지능의접목
04이공계진학을활성화하는법
부자의대,연구부자
제3의길을택한의사과학자
인공지능열풍과이공계지원증가

인공지능이불러올바이오신세계
최근우리나라는인공지능대전환AITransformation,AX시대를맞고있다.정부는‘인공지능3대강국도약’을국가비전으로제시하고,인공지능파운데이션모델개발과국가AI컴퓨팅인프라구축등경쟁력강화에힘을쏟고있다.산업전반에인공지능을접목하는AX가본격화되는가운데,가장큰변화와혁신이예상되는분야가운데하나가바로바이오다.
『바이오X』는이러한시대적흐름속에서‘인공지능이바이오와만나면어떤일이일어날까?’라는질문에서출발한다.바이오는DNA,RNA,단백질등방대한생명데이터를분석해야하는분야다.지금까지연구자들은복잡한생명현상을이해하기위해막대한시간과비용을들여왔다.그러나인공지능은축적된바이오데이터를학습해생체분자의구조와상호작용을빠르게예측하고,인간의노력과직관만으로는발견하기어려웠던새로운패턴과원리까지찾아내고있다.과학계가바이오를인공지능시대의최대수혜분야로꼽는이유가여기에있다.
2024년노벨상과학부문은인공지능의영향력을상징적으로보여주었다.화학상은단백질구조를분석하고예측하는인공지능개발에기여한과학자들에게돌아갔고,물리학상역시인공지능학습의토대가되는머신러닝연구자들에게수여됐다.인공지능이생명과학과첨단산업의혁신을이끄는핵심도구가되었음을보여준다.
이책의1장에서는바이오분야에서가장뜨거운주제인단백질접힘(폴딩)과단백질구조를예측하는인공지능프로그램인로제타폴드와알파폴드를소개한다.또한인공지능과바이오의융합이신약재창출,신약후보물질스크리닝,항암제개발등에서어떻게신약개발의패러다임을바꾸고있는지살펴본다.

다양한경계를넘어서는바이오융합
-전기·전자,로봇,우주,동위원소등첨단기술·공학과의만남
『바이오X』는인공지능을넘어바이오와융합할수있는다양한분야로시야를확장한다.전기·전자와바이오,로봇과바이오,우주와바이오,방사성동위원소와질병치료등바이오기술의최전선을탐색하며,융합이만들어낼바이오산업과삶의변화를내다본다.
2장에서는전기·전자와바이오의만남을다룬다.우리몸에서전기가가장중요한역할을하는기관중하나는뇌이다.무게는작지만우리몸전체에너지의약20퍼센트를소비한다.만약뇌의신경세포를개별적으로조절할수있다면,지금까지풀지못했던뇌의비밀을훨씬빠르게밝혀낼수있을것이다.실제로우울증환자의좌측뇌를미세한전기로자극하거나편두통을치료하는전자약이등장했으며,뇌에컴퓨터칩을심어기계를제어하는뇌-컴퓨터인터페이스기술도임상시험단계를거치며현실이되고있다.
3장에서는기계공학과바이오의융합사례를소개한다.사람의일을돕는휴머노이드로봇,문어나고양이에서영감을얻은바이오영감로봇,각종재난현장에투입되는로봇개가대표적이다.또한인간의작업능력을높이고,거동이불편한사람들의움직임을돕는웨어러블로봇도빠르게발전하고있다.
4장에서는우주바이오와방사성동위원소를이용한질병치료를살펴본다.우주는인류가탐험해야할미지의세계이자앞으로인간이거주할수도있는생활공간이다.우주바이오는인간이우주환경에서겪는신체적변화에대비하기위한연구분야이며,의약품결정화실험같은신약개발연구에도활용되고있다.이처럼우주바이오는미래핵심산업으로떠오르고있다.한편방사선은우리에게위험한존재로인식되기도하지만,난치병치료의열쇠가되기도한다.특히암과난치성질환치료방법으로방사성동위원소치료제가활발하게연구되고있다.
5장에서는요즘바이오의핵심이슈를다룬다.반려견과반려묘가늘면서동물복지에대한관심도그어느때보다높아지고있다.이에따라신약개발과정에서동물실험을줄이거나폐지하려는움직임이확산되고있으며,그대안으로장기칩과오가노이드기술이급부상하고있다.또한2025년세계에서가장많이판매된의약품인비만약에주목한다.살이빠지는과학적원리부터위고비와마운자로를중심으로펼쳐지는글로벌비만치료제개발경쟁과급성장하는시장,그리고비만약이바꿔놓을의료와산업의미래까지함께살펴본다.
『바이오X』는바이오가다른첨단기술과만나서만들어낼가능성을통해,바이오혁신의방향과인류가맞이할변화를입체적으로보여준다.급변하는바이오산업의현재와바이오융합이만들어갈미래를한눈에이해하고싶은독자들에게추천한다.

한국바이오의성장과기초과학
-꾸준한바이오융합연구를위해
『바이오X』의마지막장에서는바이오연구개발을활성화하고,기초과학강국으로도약하기위해필요한조건들을살펴본다.우리나라의바이오산업은크게세가지축으로나눌수있다.
첫째는하나의기술을여러신약개발에적용할수있는바이오플랫폼기술이다.대표적인예로두개의표적을동시에공략하는이중항체기술과약효를오랫동안지속시키는약효지속성기술등이있다.우리나라의바이오플랫폼기술은국내기업들이독자적으로개발해해외유수기업들에수출할정도로세계최고수준의경쟁력을갖추고있다.
둘째는바이오신약의복제약인바이오시밀러와위탁개발생산(CDMO)분야이다.이분야에서도한국의셀트리온과삼성바이오로직스등이세계적인경쟁력을인정받고있다.
마지막은바이오분야의꽃이라불리는신약개발이다.신약개발은속도전의성격이강해아무리우수한신약이라도유사한기전의신약이먼저출시되면경쟁력을잃을수있다.따라서국제시장에진출하기위한현지영업력과마케팅역량이필수적이다.
『바이오X』는이러한세가지축을중심으로현정부의주요과학정책을살펴본다.제도와정책측면에서는두가지방향을올바르게설정해야한다.먼저정부가바이오자체보다는인공지능과의융합에만지나치게집중하고있다는현장의우려에귀기울이고,연구개발이지속될수있도록정책을보완해나가야한다.
기업과연구현장에서뛰어난산업적성과를거두고있어도,기초과학이뒷받침되지않는다면그성과는지속될수없다.기초연구는모든연구의토대이므로바이오융합분야에서도매우중요하다.연구자가충분한시간을갖고연구에몰두할수있는문화,공동연구를수행하더라도자신의성과를보호받을수있다는신뢰를주는제도와환경이마련된다면우리나라도자연스럽게기초과학강국으로도약할것이다.