생화학분자생물학회

AI-초융합 KIURI 질환극복 중개연구단

AI-superconvergence KIURI Translational Research Center

Ⅰ. 설립배경

○ 박사급 고급 연구인재 양성의 필요성

■ 대학원생을 지원하는 Brain Korea 21 (BK21) 사업을 통하여 많은 박사급 연구원이 배출되었으나, 배출된 박사급 연구원들이 안정적으로 연구를 수행하고 산업발전에 기여할 수 있는 기업으로의 진출이 활발하지 않은 문제점이 제기되었다. 이에 따라 연구역량이 우수한 박사급 인재들이 혁신적 기술을 개발하고 산학협력 연구과제를 선도할 수 있는 박사후연구원 대상의 인력양성 사업의 필요성이 제기되었다. 

■ 이러한 배경을 바탕으로 박사후연구원의 성장경로를 확대하고 지원하여 산업을 선도하여 혁신할 수 있는 연구인재로 양성하기 위해 ‘혁신성장 선도 고급 연구인재 성장지원(KIURI)’ 사업이 2020년부터 추진되었다.

○ 융합바이오 원천기술 산업분야의 성장 가능성

■ 우리나라의 초고령화 사회 진입이 얼마 남지 않아 한 치매, 뇌졸중 등 노인성 뇌신경 질환이 주요 의료 문제로 대두되고, 앞으로 그 중요성과 사업적 수요도가 커질 것으로 예상되고 있다. 켐바이오 기술은 노인성 및 난치성 질환 극복을 위하여 생명공학 및 화학과 더불어 인공지능, 빅데이터 등의 첨단기술을 이용해 개발되는 재생의료 원천기술들로 바이오 및 화합물 의약품 개발에 필요한 신산업분야이다.

■ 바이오 신소재 소재와 소자는 바이오기술과 고분자, 금속, 세라믹 등 인체에 분해·흡수되는 생체재료를 의료기기에 접목시켜 만든 제품이며, 인공혈관·인공피부·인공힘줄·인공심장, 화상치료제, 봉합사 등 응용·활용분야가 다양하다. 공대-산업체-의대 연계한 연구는 생명공학 기술의 상용화 및 BT-IOT 기술 접목을 위한 초석 연구가 될 것이다.

■ 최근의 신종 바이러스 감염병의 창궐 및 이에 따른 백신 개발 경쟁은 질병중심의 중개연구가 산업화로 직접 이어질 수 있음을 적나라하게 보여주었다. 따라서 경쟁력 있는 질병중심 중개연구는 필요한 핵심기술과 연계될 때 엄청난 산업적 성공으로 이어질 수 있다.

○ AI 기반 의료산업분야의 성장 가능성

■ 인공지능 기술은 임상 데이터 통합분석과 신약개발 과정의 효율성 증대로 신약 개발 기간을 단축시킬 수 있고 비용 절감에 큰 도움을 줄 수 있다. 또한 AI 기반의 팜캐드 기술 및 타겟 네트워크 발굴 기술들은 기존에 예상할 수 없었던 신규 물질 및 타겟 도출을 가능하게 하여 혁신적인 first-in-class 신약개발을 가능하게 했다. 또한, 인공지능은 신약개발을 위한 후보 유전자를 예측하는데 활용될 수 있는 연구로써 유전체/임상연구, 신약개발/신약재창출에 기여할 수 있다. 

○ 경기 남부 바이오·제약 산업체 고급연구인력난 해소

■ 이처럼 해당 기술과 산업에 대한 수요가 있고 더욱 성장할 가능성이 있지만, 실질적으로 이를 연구할 수 있는 해당 분야의 박사급 고급연구인력이 바이오·제약 산업체에 많지 않았다.

■ 융합바이오 핵심기술을 전공한 박사급 연구자가 질병중심 연구역량과 AI 기술 활용기술을 습득한다면 팽창하는 질병치료제 및 의료용 소재, 기술 관련 산업 발전에 필요한 핵심인재로 성장할 수 있다. 또한 경기 남부 바이오·제약 기업체와의 산학협력을 활성화하여 최종적으로 우수 신진연구인재의 산업계 진출을 지원하고자 아주대학교 AI-초융합 KIURI 질환극복 중개연구단이 2021년에 설립되었다.

Ⅱ. 연구목표

1. 연구목표

○ 본 연구단은 과학기술정보통신부 혁신성장 선도 고급연구인재 성장지원(KIURI) 사업으로부터 지원을 받아 다양한 핵심바이오 요소융합기술을 전공하는 박사급 참여연구원들의 질병중심 연구역량 및 인공지능 기반 4차산업 선도역량을 배양하여 경기 남부 바이오·제약 기업체 허브 발전에 기여할 초융합 우수 신진연구인재 육성을 목표로 하고 있다.

 그림 1. AI-초융합 KIURI 질환극복 중개연구단의 연구목표

 2. 연구내용

○ 연구단 구성

■ 아주대학교 AI-초융합 KIURI 질환극복 중개연구단은 의과대학-약학대학-공과대학-분자과학기술학과의 질병 관련 바이오·제약 및 바이오공학 관련 우수 연구자 총 29명이 멘토교수단으로 참여하고, 질병치료 약물, 인공지능 기술, 의료용 소재·기술 등을 개발하는 23개 참여기업으로 구성되었다.

○ 연구팀

■ 질병중심 중개연구팀은 의과대학의 의생명과학 중개연구 수행 의사과학자 및 기초의학자들로 구성되어 뇌신경질환 및 면역/감염질환에 집중하는 질병중심의 융합연구를 선도한다.

■ 인공지능 플랫폼 연구팀은 인공지능을 이용한 약물 표적 유전체 및 신호전달 네트워크 탐색, 인공지능 기반 약물 구조 설계, 병원기반 빅데이터 분석 알고리즘 등의 혁신기술을 플랫폼으로 제공하여 질환극복 중개연구의 효율을 제고한다.

■ 핵심바이오 융합기술 연구팀은 질환극복을 위한 치료기술 및 신약개발의 핵심적인 요소융합기술을 개발한다. 켐바이오 혁신기술 연구팀, 질환 표적 차세대 신약개발 연구팀, 나노전자 바이오공학 연구팀으로 구성되었다.

■ 트리플 멘토링 시스템

연구분야 및 주제에 맞춰 참여연구원은 3개 연구팀별 멘토교수진으로부터 연구자문 및 모니터링을 받게 된다. 이외에도 멘토교수진은 참여기업체와의 공동연구 매칭, 취·창업 지원 등의 다면적인 지도를 수행하고 있다. 이러한 다면적 트리플 멘토링을 통해 신진연구인력은 독립적인 연구자로서 연구주제 발굴 능력 및 융합연구 역량을 강화할 수 있다.

그림 2. 연구팀의 구성

■ 이처럼 campus-wide 연구팀을 구성하여 참여하는 박사후연구원은 다양한 단과대학의 혁신적 바이오 첨단기술 연구진과의 질병중심 연구를 수행하며 독립적 연구자로서의 성장을 도모할 수 있다. 또한 참여기업과의 산학협력 및 공동연구를 통해 산업계 취·창업을 지원하고 있다.

○ 아주대학교 KIURI 바이오인공지능센터

■ 연구단의 core-facility로 기능하는 바이오인공지능센터를 구성하여 바이오메드 인공지능 플랫폼을 제공하고, 단일세포유전체 분석 서비스 및 협력 연구, AI 관련 기술 교육을 진행하며 빅데이터 기반 약물개발 분야 공동연구를 활성화하고 있다. 

그림 3. 바이오인공지능센터

○ 질환극복 임상멘토단(아주대병원 임상의)

■ 면역 및 감염 질환, 뇌질환, 소화기 질환, 암 및 종양성 질환 관련 진료를 담당하는 아주대병원 소속 11인의 임상의를 초빙하여 신진연구인재의 질환중심 중개연구 역량 강화를 지원하고 있다.

○ 교육 및 네트워킹 프로그램

■ 연구단에서는 다양한 교육 및 네트워킹 프로그램을 구축하여 신진연구인재의 독립적 연구자로서의 성장을 지원하고 질환중심 중개연구 역량, 4차산업혁명 선도 역량을 강화하고 있다.

■ 바이오메드 인더스트리 Colloquium: 바이오·제약 기업체 대표 혹은 연구소장을 초청하여 박사급 연구자의 기업에서의 역할 및 인재상, 기업별 최신 연구동향을 소개하고 실용화 공동연구 기회를 창출하고 있다.

■ 중개연구 Round Table: 바이오기술의 질환중심 연구 적용에 필요한 중개연구 역량을 집중 교육하고 기술사업화 전문가를 통한 지적 재산권 및 기술사업화, 창업 과정을 교육하고 있다.

■ AI-Bio 융합 Forum: 바이오기술 고도화 및 데이터 기반 혁신연구를 위한 4차 산업혁명 역량을 강화하는 AI를 활용한 바이오데이터 분석 기술을 교육하고 있다.

Ⅲ. 기대효과 및 전망

○ KIURI 연구단 참여를 통해 신진 박사급 연구자는 인건비와 연구비를 지원받아 장기적이고 안정적 연구를 수행하여 수준 높은 연구성과를 창출할 수 있다. 

○ 연구단에서 신진연구인재는 독립적·안정적으로 연구할 수 있는 기회를 통해 연구역량 및 산업혁신 역량을 강화하고, 주도적으로 연구개발할 수 있는 경험을 확보한다.

○ 기업체와의 산학협력과 공동연구를 통해 신진 박사급 연구자의 산업계로의 진출 경로를 확대하고, 경기도 남부 바이오·제약 기업체의 연구개발을 선도할 수 있는 우수 신진연구인재를 양성하여 참여기업은 우수 연구인력을 확보한다.

○ 대학은 우수 신진연구인재 유치를 통해 연구 경쟁력을 강화하고, 기업체와의 산학 공동연구 플랫폼을 구축하여 향후 지속적 산학협력 기반을 마련한다.​