‘K-바이오파운드리’, 전 세계 합성생물학 국제표준화 이끈다

- 한국 주도 국제연구팀, 바이오파운드리 실험과정 표준화 프레임워크 개발

바이오파운드리 실험과정을 4단계 체계로 표준화한 프레임워크를 개발한 김하성(왼쪽), 이승구 박사.[한국생명공학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국생명공학연구원 국가바이오파운드리사업단 김하성 박사 연구팀이 주도한 국제 공동연구팀은 복잡한 합성생물학 연구를 더 쉽고, 빠르고, 정확하게 수행할 수 있는 새로운 기준을 제시했다. 향후 자동화 실험실인 ‘바이오파운드리’에 있어 국제 표준이 될 것으로 기대되고 있다.

합성생물학, AI 등 딥테크 기술 발전에 의해 주도되는 글로벌 바이오경제는 빠르게 성장하고 있으며, 신약, 바이오 치료제, 화학 물질 소재 등 바이오 제조로의 전환을 통한 글로벌 사회문제 문제 해결에 기여할 높은 잠재력을 가지고 있다.

특히 바이오파운드리는 자동화로봇과 AI의 ICT 기술을 결합하여 합성생물학 전과정을 표준화·고속화·자동화하여 생물학 실험 및 제조공정을 지원하는 고처리량 실험 인프라로서 글로벌 바이오경제 구현을 위한 핵심 기술로 주목받고 있다.

2019년 출범한 글로벌 바이오파운드리 얼라이언스(Global Biofoundries Alliance, GBA)는 전 세계 공공 바이오파운드리 간의 자원 공유 및 협력을 촉진하고 있으며, 현재까지 33개의 회원 기관이 참여하여 경험을 공유하고, 과학적 공통과제를 해결하기 위해 함께 노력하고 있다.

하지만 각 바이오파운드리마다 사용하는 장비와 수행하는 공정, 그리고 운영 방식이 크게 달라 경험과 자원을 공유하는 데 한계가 있었다. 특히 표준화가 부족하고 호환성이 낮아 고가의 시설 구축비와 운영비 대비 효율적으로 활용되지 못한다는 문제가 제기되었다.

연구팀은 이를 해결하고자 바이오파운드리의 모든 실험 과정을 ‘4단계 체계’로 표준화한 프레임워크를 만들었다. 이 체계를 사용하면 누구나 복잡한 생명과학 실험도 같은 방식으로 기록, 공유, 자동화하여 인공지능에 활용 가능한 양질의 공정 데이터를 축적할 수 있다.

특히 이번 연구는 전 세계 바이오파운드리 간의 협업을 위한 ‘최초의 공동 운영체계’를 제시한 것으로서 큰 의미를 갖는다.

한국생명공학연구원 바이오파운드리 베타시설을 방문 중인 국제 공동연구팀이 시설을 둘려보고 있다.[한국생명공학연구원 제공]

실험실이 하나의 팀처럼 협력할 수 있도록 공통언어와 체계를 만들어낸 것으로 표준화를 통해 실험장비들이 서로 호환되고 실험 데이터의 신뢰도와 재현성이 향상되며, AI와 소프트웨어 기반 실험 설계와 분석 기술도 더욱 효과적으로 접목할 수 있다.

김하성 박사는 “미국, 영국 등 글로벌 네트워크의 연구자들과 협력함으로써, 실험 프로토콜을 바이오파운드리 환경에 적용할 때 발생하는 여러 가지 어려움을 확인할 수 있었다”며 “K-바이오파운드리가 워크플로 표준화를 주도하여 바이오경제와 글로벌 난제 해결에 선도적인 역할을 할 수 있기를 기대한다.”고 밝혔다.

영국 런던바이오파운드리의 펄 프리몬트 교수는 “실험실마다 사용하는 방식이 다르기 때문에 협력이 어려웠는데, 이번 프레임워크는 서로 다른 실험실이 가진 노하우를 공유하고 활용할 수 있게 해주는 매우 유연하고 실용적인 접근”이라고 강조했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.