이도헌 유전자동의보감사업단장 · KAIST 교수

전통 천연물 과학시대 연 (재)유전자동의보감사업단(단장 이도헌 KAIST 교수)

‘유전자동의보감사업단’, 천연물 소재로한 컴퓨터 가상인체기술 획득

10년 대장정 끝에 인체 작용원리 분석 등 바이오산업 기술경쟁력 향상 기대

사업단 종료 후, KAIST에 기술 이관.. 성과확산 위한 발걸음 시작

고령화시대 만성질환예방 및 치료를 위한 고령친화기술개발에 세계 각국이 노력하고 있는 가운데, 국내에서도 전통 천연물의 작용원리를 과학적으로 규명할 수 있는 바이오 IT 융합기술 개발하기 위해 설립된 (재)유전자동의보감사업단(단장 이도헌 KAIST 바이오및뇌공학과 석좌교수)이 2023년부터 10년간의 연구 끝에 우수한 연구 성과를 달성하고 사업단을 종료한다.

세계 천연물의약품 시장 규모는 23조원 이상으로, 우리나라에서도 지난 10년간 투자로 천연물신약 개발이 기술적으로 놀라운 성장을 보여줬다. 특히 (재)유전자동의보감사업단은 천연물의 인체작용원리를 규명하고자 컴퓨터 가상인체 시스템 기술 개발을 중심으로 연구를 지속한 끝에 천연물 약물과 식품을 과학적으로 개발할 수 있는 발판을 마련해 업계의 관심을 집중시켰다.

사업단의 연구 성과를 바탕으로 전통 천연재료를 활용한 의약, 식품원천 기술 개발 사업 등이 활성화될 것으로 보인다. 특히 컴퓨터 가상인체를 이용해 전통 천연물의 복합성분이 인체에 어떻게 작용하는지를 분석하는 원천기술과 헬스케어 신소재 발굴에 집중해 바이오산업의 기술경쟁력을 확보할 수 있다는 관측이 나오고 있다.

사업단의 컴퓨터 가상인체 기술은 KAIST에 이관될 예정이며, KAIST 바이오정보시스템연구실은 유전자동의보감사업 성과확산을 위한 사무국 역할을 수행할 예정이다. 본지에서 유전자동의보감사업단의 이도헌 단장을 만나 그간의 성과와 향후 천연물 연구계획을 들어 본다. <편집자주>

Q. 유전자동의보감사업단 설립에 참여하여 오늘에 이르기까지 사업단장을 맡아 천연물 연구에 많은 기여를 해 오셨는데 사업단은 어떤 역할을 해 왔는지요.

A. 처음 유전자동의보감사업단의 설립은 ‘유전자’는 첨단 바이오 IT 융합기술을, ‘동의보감’은 대대로 전승되어온 의약분야의 소중한 과학적 유산을 상징으로 하여 유전자 동의보감으로 2013년 사단법인으로 사업단을 설립하였습니다.

유전자동의보감 사업단은 경험적으로 효능이 알려진 전통 천연물의 작용원리를 과학적으로 규명할 수 있는 바이오 IT 융합기술을 개발하기 위해 설립되었습니다.

사업기간은 2013년부터 2023년까지 10년간이고, 사업단에서 진행하고 있는 사업은 경험적으로 효능이 알려진 천연물 소재의 인체 작용원리를 바이오-정보 융합기술로 규명하는 것입니다. 이를테면 우리가 잘 알고 있는 인삼이 면역력을 높인다는 주장과 은행잎 추출물이 치매예방에 좋다는 경험적 효능에 대한 많은 주장이 있는 상태인데, 실제로 어떤 작용원리에 의해 면역력을 증진시키는지, 치매를 예방하는지 정확히 모르고 있습니다. 그러한 작용원리를 유전자 수준까지 명확히 규명해 내는 것이 유전자동의보감 사업단의 목표이었습니다.

이도헌 단장

Q. 자연계에서 존재하는 천연물질은 부작용도 적고 안전한 면에서 합성의약 보다 각광을 받을 것 같은데 천연물에 관한 연구가 어떤지요.

A. 약을 만드는 방법은 크게 세가지가 있습니다. 화학공정으로 만드는 화학약, 세포공정으로 만드는 바이오약, 그리고 천연공정으로 만드는 천연물약.

지난 세기는 화학약의 시대였습니다. 하지만 어느 정도 정점을 지나 최근 바이오약의 시대로 접어들고 있습니다. 그런데 둘 다 자연계에 존재하지 않는 인공물질로서 인류가 처음 접해보는 것입니다. 따라서 늘상 부작용에 대한 염려가 있습니다. 반면 천연물약은 이미 자연계에 존재하는 물질을 발굴해서 약을 만드는 것입니다. 따라서 부작용도 적고 오래 먹어도 안전하다라고 막연히 생각하고 있지요. 물론 과학적으로 실제로 그런지 입증하는 것은 과학자의 몫입니다. 그것을 입증하고 더 좋은 천연물질을 체계적으로 찾아낼 수 있다면 그 임상적 가치나 산업적 가치는 엄청나다고 할 수 있습니다.

Q. 천연물 소재로한 주요 연구개발 성과를 꼽는다면요.

A. 사업단은 모델, 소재, 마커, 표적, 인체로 구성된 다섯 개의 핵심그룹으로 이루어져 있습니다. 모델 그룹은 천연물의 복합약리를 예측, 해석하기 위한 컴퓨터가상인체 기술을 개발하고, 소재 그룹은 천연물 소재의 유효성분 발굴을 추진하며, 표적 그룹은 약리성분의 분자표적을 발굴합니다. 마커 그룹은 천연물 소재의 작용기전을 추적할 수 있는 바이오마커를 개발하고 인체 그룹은 천연물 소재의 인체효능을 직간접적으로 검증하는 기술을 개발합니다. 그동안 각 그룹별로 CODA, iHTac, LARIAT, SynMarker, ICAB 이라고 부르는 천연물 공학 요소기술을 개발했고, 개발한 기술을 적용하여 총 70여종의 천연물 신약 및 기능성 식품소재 개발을 진행했습니다. 특히, 파킨슨 치료제로 국내 제약기업과 함께 개발한 소재는 현재 미국임상을 앞두고 있으며, 간 섬유화 치료제로 공동 개발한 소재는 국내 제약사에 기술이전되었습니다. 황반변성 치료를 위해 개발한 천연물 소재를 기반으로 코스닥 상장에 성공한 기업도 나왔습니다. 아울러 사업단 기술을 바탕으로 총 네 개의 스타트업 기업이 창업되었습니다.

Q. 사업단 설립에서 오늘에 이르기까지 사업단을 이끌어 오시면서 천연물 소재로한 미래 융합형 바이오의료산업에 크게 기여하셨다고 봅니다. 천연물이 새로운 신성장 동력으로 성장하기 위한 현재의 당면과제와 발전방안은 무엇인지요.

A. 천연물 신약개발 분야의 난제는 소재규격화와 복합약리규명이라고 할 수 있습니다. 먼저 소재규격화를 위해서는 기원, 산지, 활용부위, 가공법 등이 매우 다양한 천연물 소재의 참조표준 개발과 라이브러리 구축이 필요합니다. 복합약리규명을 위해서는 본 사업단에서 개발한 컴퓨터가상인체와 같은 바이오정보기술의 고도화와 보급이 필요합니다. 복합약리는 말 그대로 다중성분의 생체작용을 분석해야 하므로, 전통적인 세포, 동물실험만으로는 도저히 감당할 수 없는 방대한 가설공간을 탐사해야 하기 때문입니다.

Q. 세계 천연물 신소재 시장 선점을 위한 차별화 연구가 이루어져야 한다고 보는데요. 천연물 소재로 한 우리나라 연구환경과 연구인력은 어떤지요.

A. 한국과학기술연구원, 한국생명공학연구원, 한국한의학연구원 등에 천연물 연구를 위한 연구센터 들이 설치되어 있고 많은 연구원들이 천연물 신소재 시장선점을 위해 노력을 경주하고 있습니다. 국내 여러 제약사들이 그간 개발한 천연물신약이 미국, 유럽 등에서 임상시험을 진행하고 있습니다. 이러한 성과들이 열매를 맺게 되면 천연물 분야에 대한 산업 생태계와 후속 연구세대의 관심이 더욱더 높아질 것으로 기대합니다.

정문술 동상 앞에서

이도헌 교수가 지난 2002년 10월 IBM사로부터 SUR(Shared University Research)Award의 부상으로 받은 p690 수퍼컴퓨터. p690 모델은 당시 IBM의 플래그쉽 모델로서 시장가격이 100억원에 달하는 초고성능 시스템이었다. KAIST는 이 장비를 기반으로 IBM-KAIST 바이오컴퓨팅연구센터를 설립하고 바이오정보기술을 혁신하는연구 수행하는데 크게 기여했다.이도수 본지 발행인과 대화 나누는 이도헌 단장(왼)

Q. 사업단은 성공적으로 임무가 끝나지만, 천연물 소재로 한 연구는 계속 해야 할 텐데요. 어떤 계획을 세우고 있는지요.

A. 사업단은 올해 8월에 10여년의 대장정을 마무리하게 됩니다. 하지만, 사업단 본부역할을 한 KAIST에 컴퓨터 가상인체 기술이 이관되어 더욱 지능적이고 고도화된 기능을 수행할 수 있도록 발전될 것입니다. 표적, 마커, 소재, 인체 그룹의 기술 각각 연구를 수행해 온 대학과 연구소에서 더욱 활발하게 후속연구를 진행할 것으로 기대하고 있습니다. KAIST 바이오정보시스템연구실은 이런 연구자산이 서로 잘 연계되어 천연물 분야의 발전에 기여할 수 있도록 유전자동의보감사업 성과확산을 위한 사무국 역할을 수행할 예정입니다.

Q. 향후 천연물 연구의 전망을 어떻게 내다보고 계신지요.

A. 천연물 소재는 생체친화적인 특성 때문에 합성화합물에 비해 사회적 수용성이 매우 높습니다. 이러한 높은 사회적 수용성은 특히 예방적 의료, 장기적 질환관리라는 측면에서 매우 유리한 특징이라고 할 수 있습니다.