생명연, 오가노이드부터 양자·AI까지…바이오 연구 플랫폼 고도화

[충청뉴스 이성현 기자] 한국생명공학연구원이 전통적 바이오 실험모델을 넘어 오가노이드와 양자컴퓨팅 등 차세대 연구도구를 확대하고 있다.

15일 생명연에 따르면 국가아젠다연구소 손미영 박사 연구팀은 인간 줄기세포로부터 제작한 위 전정부 오가노이드 기반 모델을 활용해 헬리코박터 파일로리균의 증식을 억제하고 위 점막을 보호하는 신규 프로바이오틱스 균주 'DS1073'을 선별하고 작동 원리를 규명했다.

이번 연구는 기존에 배양이 쉬운 2차원 세포주 모델에 의존하던 평가 방식을 탈피해 사람의 위 점막 환경을 정밀하게 반영한 오가노이드 모델과 동물모델, 전사체 분석을 연계함으로써 생체 적용 가능성을 대폭 높였다.

연구팀은 확보하고 있던 340개의 유산균 라이브러리 중 여러 단계의 스크리닝을 거쳐 선별된 후보 균주를 검증한 결과 DS1073이 헬리코박터균의 위 점막 부착을 막고 균의 생존력을 낮추며 공격 유전자 활성을 감소시킨다는 점을 확인했다.

나아가 에탄올과 염산으로 유도한 급성 위 점막 손상 동물모델 실험에서도 위 조직 손상이 감소하고 점액층이 회복되는 유효성을 반복 입증하며 오가노이드 기반 선별 플랫폼의 정확도를 정량적으로 증명해냈다.

이번 기술은 생명연이 2024년 ㈜휴온스에 기술이전을 완료해 과학적 타당성을 공인받았으나 실제 제품화를 위해서는 산업적 대량생산 가능성, 보관 및 유통 과정에서의 생존력 확보, 인체 적용을 위한 임상적 안전성 및 유효성 검증 등의 과제가 남아있다.

연구팀은 향후 이 시스템을 표준화된 마이크로바이옴 연구 플랫폼으로 발전시켜 다양한 소화기 질환 치료 소재 발굴에 기여할 계획이다.

한편 생명연은 이러한 바이오 신약개발의 연산 및 설계 한계를 극복하기 위해 물리적 원천 기술과의 융합도 다각도로 추진하고 있다.

생명연은 한국표준과학연구원 차세대양자연구거점사업단과 공동으로 'Quantum AI Bio Conference 2026'을 개최하고 양자컴퓨팅과 AI를 바이오 연구에 접목한 실증 연구 성과를 공유했다.

이번 컨퍼런스에서는 IBM Quantum, IQM 등 국내외 다양한 양자컴퓨팅 하드웨어 플랫폼을 신약개발과 단백질 구조 예측에 적용한 비교 실증 사례가 소개됐으며 표준연이 자체 개발 중인 초전도 양자컴퓨터도 함께 공개됐다.

권석윤 원장은 "AI와 양자컴퓨팅의 융합은 첨단바이오 연구의 새로운 패러다임을 열고 있다"며 "양자컴퓨팅 플랫폼 실증 연구를 확대해 미래 바이오 혁신을 선도하겠다"고 말했다.