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2017년 해양바이오 분야 연구개발 우수성과 8선 발표 
- 해삼 유전체 해독, 의료접착제 개발, 미세조류 배양 탐색기 상용화 등 다수 성과 창출 -

해양수산부(장관 김영춘)와 해양수산과학기술진흥원(KIMST)은 2017년도 해양바이오 분야 국가연구개발 우수성과 8선*을 발표하였다.

* 기초단계(논문) 성과 3건, 응용단계(특허) 성과 2건, 개발단계(기술이전·상품화) 성과 3건

위 성과들은 ‘해양수산생명공학기술개발사업(’17년 306억원, 17개 세부과제)‘과 ‘포스트게놈 다부처 유전체 사업(’17년 58억원, 7개 세부과제)‘상의 24개 과제를 대상으로 평가하여 선정한 것이다. 해양수산부는 산 · 학 · 연 전문가로 구성된 위원회에서 기술의 차별성· 독창성, 파급효과, 정책 연계성 등을 기준으로 평가를 진행하고 기초단계 3건, 응용단계 2건, 개발단계 3건을 최종 선정하였다. 

(①-기초) 세계 최초로 돌기해삼 표준 유전체 해독 성공

* 해양생물자원 유전체 정보 분석 및 활용기반 연구 사업 / 이화여대 박중기 교수 등

첫 번째 성과는 국내에 서식하는 해삼 중 산업적으로 가장 중요한 종인 돌기해삼 유전체(9억 개의 염기, 2만 1천개의 유전자로 구성)를 세계 최초로 해독한 것이다. 어류나 해조류가 아닌 극피동물에 속하는 해삼 유전체를 해독한 것은 이번이 최초이며, 기능성 유전자 발굴 및 활용을 위한 토대를 마련했다는 점에서 의의가 크다. 이 성과는 유전체학 연구분야의 저명한 학술지인 ‘기가사이언스지(GigaScience)’에 게재되었다. 

향후 이 기술을 바탕으로 해삼의 품종개량 및 해삼을 활용한 의약품 등 고부가가치 건강기능성 제품 개발이 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.

(②-기초) 암세포만을 정밀 검출할 수 있는 형광 조영물질 개발

* 해양자원활용 근적외선 의료기술 개발 / 국립암센터 최용두 책임연구원 등

국립암센터 연구진은 암세포 내에 들어갔을 때 근적외선*과 반응하여 강한 형광신호를 발생시키는 형광 조영물질**을 개발하고, 이 조영물질에 해조류에서 추출되는 후코이단과 알긴산을 합성하여 효율을 높이는 연구를 추진 하였다. 이 연구는 영국 왕립학회에서 발간하는 학술지 ‘Journal of Material Chemistry B’의 2018년 3월 특별호의 표지로 선정되는 등 그 중요성을 인정받고 있다. 

* 적외선 중 파장이 가장 짧은 것(0.75∼3?m) 
** 엑스선 촬영 시 사진에 대상기관이 뚜렷하게 나타나도록 하기 위해 사용하는 물질

이 물질을 활용하여 암세포만을 선별하여 확인할 수 있는 의료검사기기 등을 개발할 계획이며, 향후 해양생물을 소재로 한 고부가가치 의료용품 시장 확대에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

(③-기초) 해양 포유류인 고래의 수중 적응 기전 분석

* 해양단백질 기반 바이오메디컬소재 개발 / 한국해양과학기술원 이정현 박사 등

세 번째 성과는 대표적인 해양 포유류인 고래의 ‘섬유아세포* 성장인자(FGF, fibroblast growth factor)’를 사람의 세포와 비교 분석하여, 고래가 어떻게 해양 조건에 적응하며 살게 되었는지를 유전자 수준에서 확인한 것이다. 이 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처(Nature)’의 자매지인 ‘Scientific Reports’에 게재되었다.

* 섬유의 형성과 무정형 기저 물질에서 작용하는 결합 조직의 주요한 세포

어류가 아님에도 장시간 잠수하며 저산소 상태를 견뎌낼 수 있는 고래의 생태적 특성과 뛰어난 세포 재생능력에 관한 연구를 진행하여, 사람에게 발생하는 여러 질병 및 상처 치료에 적용함으로써 신약 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

(④-응용) 상처 치료와 흉터 억제 기능을 동시에 갖춘 의료접착제 개발

* 해양섬유 복합소재 및 바이오플라스틱 소재 개발 / 포스텍 차형준 교수 등

네 번째 성과는 홍합의 접착 단백질과 인체 조직에서 추출한 복합 탄수화물 성분을 결합하여, 단순 접착기능 외에 재생 및 흉터 예방 기능 등 치유기능까지 갖춘 혁신적인 의료용 접착제를 개발한 것이다. 이 성과는 바이오소재 분야 최고 권위를 지닌 학술지인 ‘Biomaterials’에 게재되었으며 국내 특허 등록도 완료하여 원천 지식 재산권을 확보하였다. 

이번 연구 결과를 바탕으로 약 410억불 규모에 달하는 상처 및 흉터 치료제 시장에 진출할 수 있는 발판을 마련하였으며, 향후 실용화 가능성이 높다는 점에서도 성과를 인정받았다.

(⑤-응용) 양식 넙치의 기생충 제어에 효과가 있는 해양 와편모류 발견

* 유용 해양 와편모류 증식 및 병원성 기생충 제어 기반기술 개발 / 서울대 정해진 교수 등 

다섯 번째 성과는 식물성 해양 와편모류인 ‘알렉산드리움 엔더소니(Alexandrium andersonii)’가 양식 넙치류에 질병을 유발하는 스쿠티카기생충을 사멸시키는 데 효과적임을 확인한 것이다. 이 성과는 국제 저명 학술지인 ‘Harmful Algae’에 게재되고, 국내 특허 등록도 완료하였다.

연구진은 이 와편모류가 24시간 내 기생충을 모두 사멸시키면서도 숙주인 넙치에는 아무런 영향을 주지 않는다는 사실을 확인하였으며, 이를 활용하여 안전하고 친환경적인 생물 제어제를 넙치 양식장에 도입할 계획이다.

(⑥-개발) 해양미세조류 배양조건 탐색기 상용화

* 해양미세조류 색소기반 고부가소재 및 활용기술 개발 / 한국생명공학연구원 김희식 박사 등

여섯 번째 우수성과는 해양 미세조류를 대량으로 배양하고, 미세조류가 항산화?항염증 등 유용물질을 생산하는 조건을 한 번에 탐색할 수 있는 고처리량 광생물반응기 ‘포토바이오 박스*’를 상용화한 것이다. 이 포토바이오박스는 민간기업에 기술을 이전하여 실제 제품**을 생산 · 판매하고 있으며, 현장에서 그 유용성을 인정받고 있다.

* 포토바이오박스 : 빛, 온도, 이산화탄소를 조절하여 96가지 환경을 구현해 광합성 생물의 배양 및 물질 생산 조건을 한 번에 탐색할 수 있는 장치

* 업체명/ 제품명/ 가격 : 신화사이언스/ 포토바이오 박스/ 대당 가격 2천만원

포토바이오박스는 미세조류 배양에 가장 중요한 3가지 요인인 광도, 온도, 이산화탄소를 동시에 제어할 수 있는 기능을 갖추었다. 또한 짧은 시간 내에 최적의 미세조류 배양조건을 탐색할 수 있어 해양 광합성 생물자원의 생산성 향상에 크게 기여하였다는 평가를 받았다.

(⑦-개발) 완도산 김을 활용한 건강기능식품 산업화

* 전남지역 해조류 유래 건강증진용 식품소재 산업화 / 전남해양바이오산업연구원 안병제 팀장 등

일곱 번째 성과는 전남 완도의 대표 해양생물자원인 김을 활용한 건강기능식품과 젤리형 일반식품을 개발한 것이다. 이 제품들은 국내 특허 등록과 상표 출원을 마쳤으며, 수협유통 등 대형 유통업체와의 판매계약을 진행하고 있다.

우리나라에서 생산되는 대표적 해조류인 ‘김’을 활용한 고부가가치 가공식품을 생산함으로써, 김 주산지인 전남지역의 수산물 가공산업 활성화에도 기여하였다는 점을 높이 평가받았다.

(⑧-개발) 해조류 추출 물질로 기도협착증을 예방하는 의료기기 개발

* 해양융복합 바이오닉스 소재 상용화 기술 개발사업 / 부경대 정원교 교수 등

여덟 번째 성과는 해양 갈조류인 감태에 함유된 ‘플로로탄닌’의 기도(氣道) 협착증 억제 기능을 밝혀내고, 플로로탄닌을 적용하여 기도협착증을 예방하는 기도삽관튜브 시제품을 개발한 것이다. 현재 국내외 특허 출원 중이며, 의료기기 제조업체에 기술이전(기술료 2억 5,000만원)을 완료하였다.

플로로탄닌은 구토 · 설사 등 여러 부작용이 있는 기존 약물(mitomycin C)을 대체할 수 있는 안전한 천연물 소재로서, 향후 수술용 차단막 등 다양한 의료기기에 활용될 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다.

이 밖에도 바이오수소 장기(1개월 이상) 연속생산(KIOST), 바이오디젤 생산을 위한 세계 최대 해양 배양장(1ha 규모) 설치(인하대), 바지락 유전체 세계 최초 해독(국립해양생물자원관) 등 여러 성과를 거두었다. 아울러, 2017년도 해양바이오 연구 개발 관련, 현재까지 SCI급 논문 92건, 국내외 특허 등록 38건 · 출원 50건 및 기술이전 3건 등이 이루어진 것으로 확인되었다.

해양수산부는 올해에도 ‘해양수산생명공학 기술개발 사업’에 302억 원, ‘포스트게놈 다부처 유전체 사업’에 58억 원을 각각 투자하여 지금까지의 연구 성과를 바탕으로 한 식품 · 화장품 · 의료기기 등 신소재 상용화, 수소 · 디젤 등 바이오에너지 상용화를 위한 연구에 집중할 계획이다.

윤두한 해양수산부 해양수산생명자원과장은 “전 세계 생물자원 중 해양수산생명자원의 비중이 거의 90%에 달하나, 아직까지 육상생물자원에 비해 산업적 활용도는 높지 않은 실정”이라며, “다가올 바이오경제 시대를 해양바이오 산업이 이끌어갈 수 있도록, 앞으로도 해양수산 생명공학 연구개발에 대한 지원을 아끼지 않겠다.”라고 밝혔다.