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국제 알츠하이머협회(ADI)는 2018년 전 세계 치매환자가 약 5000만명이며, 고령화로 2030년에는 8200만명, 2050년에는 1억 3150만명에 이를 것으로 추산했다. 국내 치매환자도 2018년 70만명에서 2024년 100만명, 2039년 200만명, 2050년 300만명으로 전망했다. 치매환자의 약 60~70%는 알츠하이머병으로 인한 치매로 아직까지 근본적인 치료약물이 없는 상태이다. 국내 시장은 현재 약 700억원 정도이나 98%가 수입 의약품에 의존하고 있고, 주로 다국적 제약회사가 시장을 독과점하고 있어 자체 의약품개발 및 시스템 확립이 절실한 상황이다. 완치 치료제가 없는 상황에서 조기에 치매를 진단해 진행을 늦출 수 있는 치매진단 시장이 빠르게 성장하고 있는 이유이다. 정부는 2017년 9월 '치매국가책임제'를 공식화한 뒤 전국에 치매관리 인프라를 구축해왔다. 

 한편, AI를 활용한 국내 신약 개발 시장 규모는 매년 40%씩 성장해 2024년에는 40억달러(약 4조6700억원)에 이를 것으로 추정된다. 식품의약품안전처에 따르면 하나의 신약을 개발하는데 평균 10년에서 15년이 소요되고 약 1~2조원을 투자해야한다. 하지만 AI의 도움을 받게 될 경우, 신약 개발 기간은 평균 3~4년으로 단축되고, 개발비용도 6000억원 수준으로 줄일 수 있다. 지난해에 '데이터 3법' 통과와 규제샌드박스 시행으로 바이오산업의 새로운 도약 기회가 열렸다. 정부는 신약 타겟발굴 및 검증을 위한 신규사업 등 신약기술 확보를 위해 614억 원을 투자하고, AI활용 신약 기술개발에 올해만 55억5천억원을 투자한다. 신약 후보물질의 약효 및 독성을 정확하게 예측하기 위해 3D 생체조직(오가노이드)을 활용한 차세대 약물평가 플랫폼 구축에도 올해만 25억원을 투자할 예정이다.

 이에 본원 R&D정보센터에서는 국민 건강과 직결된 뇌 과학, 신약개발 등 바이오헬스 분야 핵심 원천기술 확보로 미래 신산업 동력을 육성하는데 도움이 되고자 관련 기관들의 정보자료를 토대로 분석 정리하여 「뇌 과학·치매극복 신기술 동향과 인공지능 기반 신약개발 실태분석」을 발간하였다. 뇌 연구 편에서는 국내외 뇌 연구동향, 뇌 원리를 적용한 융합신기술, 치매극복 기술개발 동향을 다루었고, 신약개발 편에서는 AI활용 신약개발과 마이크로바이옴/장기칩을 활용한 신약개발 사례를 수록하였다. 본서가 학계·연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다. 

제 Ⅰ 편 뇌 연구 

제 1 장 인간 뇌 이해를 위한 국가별 뇌연구 고도화 방안

1. 글로벌 뇌연구 현황

1) 배경 및 필요성

2) 국내외 현황

(1) 글로벌 현황

가. 인간의 뇌에 대한 근본적·종합적 이해 추구

나. 사회문제 해결을 위한 뇌연구 강화

다. 뇌작동 원리를 활용한 신제품 등장

(2) 글로벌 뇌연구개발 트렌드

(3) 국내 현주소

가. 연구개발 투자

나. 연구개발 성과

다. 인프라 구축

라. 기술 사업화 및 산업형성

3) 뇌연구

(1) 뇌연구 정의 및 범위

(2) 뇌연구 분류체계

가. 해외

A) 미국

B) 일본

나. 국내

다. 동 사업의 뇌연구 분류

(3) 뇌지도

가. 뇌지도 정의 및 필요성

2. 국내외 뇌연구 정책/산업 동향

1) 뇌연구 국내외 정책동향

(1) 해외 정책 동향

가. 미국

나. 일본

다. 유럽

라. 중국

(2) 국내 정책 동향

가. 인간 뇌의 근본적 이해를 위한 뇌 연구 고도화

A) 연구자 중심의 기초연구 강화

B) 글로벌 최초에 도전하는 핵심 원천연구 추진

C) ｢Korea Brain Initiative｣ 추진

D) 인간의 사회·문화적 행동에 대한 연구 추진

E) 효과적 뇌 원리이해 방법론 및 모델 개발

나. 생애주기별 맞춤형 건강뇌 실현

A) 치매국가책임제에 대응한 과학기술을 통한 치매극복 추진

B) 고발병성 뇌질환 연구개발 강화

C) 난치성·희귀뇌질환 진단 및 치료기술 개발

다. 뇌 원리를 적용한 지능화‧융합 신기술 개발

A) NI+AI 연계 4차 산업혁명 핵심 기반기술 개발

B) 융합을 통한 신개념 뇌질환 치료기술 개발

라. 공유‧융합을 촉진하는 뇌연구 생태계 구축

A) 융합형 인력양성 강화

B) 뇌연구 자원 확보 및 활용 플랫폼 구축

C) 뇌연구특화 병원 지정 등을 통한 R&D 효율성 제고

D) 뇌연구 활성화를 위한 제도·규제 개선

E) 건전한 뇌연구를 위한 뇌신경윤리 강화

F) 글로벌 역량을 갖춘 강소형 뇌연구소 육성

G) 국민과의 뇌과학 소통 강화

마. 글로벌 협력체계 구축 

A) 국제 뇌과학 이니셔티브(IBI) 참여

B) 국제 뇌신경과학총회(IBRO) 성공적 개최

C) 한‧중‧일 등 뇌과학 분야 협력체계 구축 및 내실화

바. 기술․창업 중심의 태동기 뇌산업 육성‧지원

A) 기술중심의 벤처·창업 생태계 조성

B) 벤처·중소기업 혁신 R&D를 통한 뇌분야 사업화 성공사례 창출

2) 뇌 관련 산업 및 시장동향

(1) 뇌질환 치료제

가. 알츠하이머

나. 파킨슨병

다. 우울장애

(2) 기타

3. 뇌연구 기술개발 동향 및 특허분석

1) 뇌연구 기술개발 동향

(1) 뇌발달 기전 이해 및 조절연구

(2) 뇌세포 구조/기능 이해 및 조절연구

(3) 인지 및 행동 기전 이해 및 조절연구

(4) 뇌노화 기전 이해 및 조절연구

(5) 뇌과학 방법론 연구

2) 뇌연구 분야 특허/논문 및 기술수준 분석

(1) 뇌연구 분야 특허분석

가. 기술추세 분석

(2) 특허기술 수준 분석

(3) 뇌연구 분야 논문 분석

(4) 국내 기술수준평가 결과 분석

제 2 장 뇌 원리를 적용한 지능화·융합 신기술 개발동향

1. 두뇌 신경회로 모방 뉴로모픽 칩 연구동향

1) 뉴로모픽 칩 개발배경 및 개요

(1) 배경

(2) 개념 및 특징

2) 활용영역 및 확산분야

(1) 활용영역

(2) 미래 적용 및 확산 분야

3) 국내외 R&D 개발동향

(1) IBM

(2) 퀄컴

(3) HRL

(4) 스탠포드 대학

(5) 제너럴 비전, 네패스

(6) 국내

가. 삼성전자, SK 하이닉스

나. 삼성전자, SK 하이닉스, 서울대, KAIST, ETRI

(7) 유럽

4) 대규모 뉴로모픽 칩 및 시스템

(1) 뉴로모픽 공학의 시작

(2) 뉴로모픽 공학에서 다루고 있는 분야

(3) 뉴로모픽 시스템의 구현

가. 스파이킹 인공 신경망(Spiking neural network, SNN)

나. 뉴런의 설계 방법

다. 가상 시냅스 연결을 위한 주소기반 표현 방식

라. 시스템 아키텍처 설계

마. 설계해 놓은 시스템 소개

(4) 스파이킹 신경망의 심층 학습

(5) 뉴로모픽 공학 시스템의 미래

5) 뉴로모픽 시스템의 설계 기술동향

(1) 생물학적 뉴런과 모델링

(2) 시냅스 웨이트 학습 방법

가. 최소자승법, 퍼셉트론 학습

A) Least Mean Square (LMS)

B) Perceptron

나. 역전파 학습

다. Spike Time Dependent Plasticity (STDP)

라. Spike Driven Synaptic Plasticity (SDSP)

마. Sparse coding

(3) 뉴로모픽 시스템 설계를 위한 하드웨어 연구

가. 저전력, 저면적 시냅스 회로 연구

A) 전치 메모리 시냅스 회로

B) 스위치 커패시터 시냅스 회로

C) 쌍 안정 시냅스 회로

나. 신경 시스템에 적합한 아키텍처 연구

A) Neurogrid

B) TrueNorth

다. 뉴로모픽 하드웨어 시스템 연구

(4) 연구동향 전망

6) 뉴로모픽 시스템 시냅스 트랜지스터의 연구동향

(1) 실리콘(Silicon) 시냅스 채널 소재

(2) 유기물(Organic) 반도체

(3) 산화물 반도체(Oxide semiconductor)

(4) 카본나노튜브 (Carbon nanotube)

(5) 2D 반데르발스 소재

(6) 멤리스터 소자

가. 멤리스터

나. 멤리스터를 활용한 뉴로모픽

2. 뇌-기계 인터페이스(BMI) 기술 연구동향 및 제도분석

1) Brain-Machine Interfaces(BMI)

(1) 개요

(2) 필요성 및 중요성

2) 뇌-기계 인터페이스 기술동향

(1) 뇌-기계 인터페이스의 동작

(2) 뇌파 기반 뇌-기계 인터페이스

(3) 기능자기공명영상 기반 뇌-기계 인터페이스

(4) 기능적 근적외선 분광법 기반 뇌-기계 인터페이스

(5) 침습적 뇌-기계 인터페이스

3) 고효율 뇌신경 탐침 기술동향

(1) 뇌신경 탐침 기술의 배경

가. 뇌의 전기적 신호 발생

나. 뇌의 전기적 신호 측정 방법

(2) 뇌신경 탐침 관련 기술 동향

가. 유리전극

나. 금속 마이크로 와이어 전극

다. 미시간 프로브

라. 유타 전극

마. 광유전학 기능이 접목된 뇌신경 탐침

바. 유체 채널이 접목된 뇌신경 탐침

(3) 탐침 기술 연구의 최신 동향

가. 나노기술 기반 한계 극복 사례

A) 카본 나노튜브의 응용

B) 나노와이어 구조를 이용한 뇌신경 탐침 연구

C) 그래핀을 이용한 다양한 전극 구조 개발

나. 기계적 한계 극복 사례

A) 피노믹스(Phenomics)를 이용한 영상처리 기술

(4) 향후 전망

가. 뇌신경 탐침 구조의 기술 발전 방향

A) 면역반응 및 손상 최소화를 위한 침습형 탐침 개발

B) 장기적인 신뢰성 확보를 위한 기술 개발

C) 다기능 탐침 기술

D) 대면적 전극을 통한 뇌 활동 & 활성부 맵핑

나. 기술의 적용과 미래 사회

A) 신경, 능력 회복 기술에의 적용

B) 뇌 활동 분석 기술

C) 가상세계, 인공 칩 인식

4) 최신 뇌-기계 인터페이스 개발 현황

(1) BMI 해외 개발현황

(2) BMI 국내 개발현황

(3) 뇌신호 모니터링을 위한 플랫폼 기술

가. 기술의 개념 및 내용

A) 기술의 개념

B) 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항

나. 국내외 기술동향

A) 국내

B) 해외

다. 표준화 동향

라. 보유 특허

마. 기술 경쟁력

바. 기대 효과

A) 기술도입으로 인한 경제적 효과

B) 기술사업화로 인한 파급효과

사. 시장 전망

5) BMI 윤리적 보호 제도 및 법제의 분석

(1) BMI 기술의 법적·윤리적 문제

가. BMI 기술의 법적 문제

나. BMI 기술의 윤리적 문제

(2) EU의 BMI 윤리적 보호 제도 및 법제의 분석

가. 헬싱키 선언

A) 헬싱키 선언과 EU 기본권 헌장

B) 인권과 생물 의약 협약 및 EU 임상시험지침 등

C) 기타 지침 등

나. 프랑스

A) BMI의 규제 관련 법률의 개요

B) BMI의 규제 관련 기관의 개요

C) 과학기술평가위원회의 역할

다. 독일

(3) EU의 BMI 기술에 관한 윤리 및 안전 지침의 제정 동향

가. EU FP7의 BMI에 대한 윤리 및 안전 문제에 대한 대응

나. FP7의 BMI 연구윤리 및 안전에 관한 표준윤리지침의 내용

A) DECODER 프로젝트의 경우

B) 표준윤리지침에서의 일반원칙

다. 윤리 및 안전에 관한 내용

(4) 우리나라에의 시사점

가. BMI 기술의 합리적인 규제 방향

나. 지침의 구체적인 항목 제안

A) 이용 목적·적용 범위의 제정방향

B) 이용자의 안전 확보와 시스템의 안전 및 보안 확보

C) 연구자 및 연구 기관 관련 단체의 책무와 연구 기관의 장의 책무

D) 외국 연구자와의 공동연구 시의 연구자의 책무 등

3. 전자약 및 뉴로모듈레이션 연구동향

1) 전자약(electroceutical)

(1) 연구 배경

(2) 정의

(3) 특징

2) 전자약 시장규모

3) 전자약 연구 개발동향

(1) 프랑스

(2) 미국

가. 비만 치료

나. 류머티즘관절염 치료

다. 수면 중 무호흡 치료

라. 전자약 밴드

(3) 영국

(4) 국내

가. 난치성 우울증 치료

나. 상처 치료

다. 관절염 치료

라. 말초신경 손상치료

(5) 글로벌 기업행보

4) 뉴로모듈레이션(Neuromodulation) 관련 연구동향

(1) 우울증에서 비침습적 두뇌 자극 치료

가. 경두개 자기자극술(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)

A) 개요와 역사

B) 작용 기전

C) 임상 연구

D) 시행 방법

E) 부작용 및 안전성

F) 발전방향 및 제품개발 현황

나. 경두개 직류 자극(Transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)

A) 개요와 역사

B) 작용 기전

C) 임상 연구

D) 시행 방법

E) 부작용 및 안전성

F) 발전방향 및 제품개발 현황

5) 집속 초음파를 이용한 뇌질환 치료 개발동향

(1) 뇌질환 치료용 집속 초음파 개발 및 인체에의 적용

가. 집속 초음파 개발 과정 및 뇌질환 치료 적용 문제점

나. 집속 초음파를 이용한 뇌질환 임상치료의 세계 현황

A) 집속 초음파 뇌종양 열 응고술

B) 파킨슨병, 본태성 수전증(essential tremor)등 이상운동질환에 대한 집속 초음파 뇌응고술

C) 정신질환에 대한 집속 초음파 뇌응고술

(2) 집속 초음파 조사를 통한 뇌혈관장벽(Blood Brain Barrier: BBB) 조절

가. 집속 초음파 유발 뇌의 생리조직학적 반응

A) 집속 초음파의 비열성 효과(non-thermal mechanism)와 공동화 현상

B) 뇌혈관장벽(BBB)의 집속 초음파 조사에 의한 변화

C) 집속 초음파 유발 비관성 공동화에 의한 뇌혈관장벽 생체 반응

나. 집속 초음파와 미세기포에 의한 뇌혈관장벽 개방의 질병 생체 적용 연구

A) 악성 뇌종양

B) 알츠하이머병(Alzheimer’s disease)

C) 신경재생(Neural regeneration) 

D) 줄기세포 치료

E) 면역 치료 및 유전자 치료

다. 집속 초음파 뇌질환치료의 향후 발전 방향

A) 미세기포(microbubble) 내 물질 전달

B) 집속 초음파 조사 기술의 발전

C) 집속 초음파용 뇌 영상 모니터링 기술 및 영상 기반 두부 위치 모니터링 기술 개발

제 3 장 치매극복 연구개발 주요동향

1. 치매

1) 연구 배경

2) 치매 정의

3) 치매 종류 및 증상

4) 알츠하이머

2. 국가별 치매 R&D 정책 동향

1) 국외 동향

(1) 미국

(2) 일본

(3) 유럽(영국- 스코틀랜드 중심)

가. 스코틀랜드 국가치매전략의 내용

나. 국가치매전략의 분석

2) 국내 동향

(1) 치매관리정책의 현황

가. 치매관리정책의 역사적 발전 과정

A) 2008년 이후 국가치매관리종합계획 수립 및 추진 내용

B) 2017년 이후 치매국가책임제의 주요 추진 내용

나. 치매국가책임제 이후 변화와 현황

A) 언론과 국민의 관심 증가

B) 치매관리사업 예산 현황

C) 치매서비스 제공 기관 현황

D) 주요 성과

(2) 치매 노인 주거 지원 정책의 현황

가. 치매 노인의 주거 현황과 정부 정책

A) 치매 노인 주거 현황

B) 국내 치매 노인 주거 지원 정책

나. 치매 노인과 주거 환경 관련 이론

다. 치매 노인에게 적합한 주거 환경 조성 방안

A) 재가 환경

B) 시설 환경

3. 치매환자 지원 및 운영현황

1) 치매 뇌조직은행

(1) 국내외 뇌조직은행 구축 현황

가. 국외 뇌조직은행 구축 현황

나. 국내 뇌조직은행 인프라 구축 현황

(2) 치매 뇌조직은행 구축 및 운영 현황

가. 치매 뇌조직은행 사업 소개

나. 치매 뇌조직은행 운영 현황

다. 치매 뇌조직은행 네트워크

(3) 치매 뇌조직은행 사업 중장기 발전계획

가. 국내 설문조사 결과

나. 치매 뇌조직은행 중장기 발전계획

다. 관련 법제도 개선

라. 치매 뇌은행 재정확보 방안 

2) 노인장기요양보험의 치매 노인 지원 현황

(1) 치매 노인과 가족 지원 현황

가. 치매 중심의 장기요양 수급 대상자 확대

A) 등급 판정 시 치매가점제 적용

B) 5등급 신설

C) 인지지원등급 신설

나. 치매 노인 대상 전문서비스 제공

A) 치매전문교육 실시

B) 인지활동형 프로그램 도입

C) 치매전담형 장기요양기관 운영

D) 신규 치매 수급자 대상 방문간호서비스 제공

다. 치매 가족의 부양 부담 완화

A) 치매가족휴가제

B) 장기요양 본인부담금 감경 대상자 확대

(2) 장기요양 치매 노인과 가족을 지원하기 위한 정책 과제

가. 치매 노인 대상 전문서비스 제공 관련 정책 과제

나. 치매 가족 부양 부담 완화 관련 정책과제

3) 공립요양병원 치매환자 지원 프로그램 운영

(1) 치매환자 지원 프로그램

가. 사업 배경

나. 사업 목적

다. 사업 내용

라. 사업운영 기준

마. 예산집행 기준

A) 인건비

B) 운영비

바. 결과(실적) 보고 및 평가 등

A) 결과(실적) 보고 및 자료보관

B) 평가기준(원칙) 

C) 평가결과 활용(인센티브 및 페널티)

(2) 사업 주요내용

가. 퇴원 치매환자 일상생활 복귀 지원

A) 공통

B) 퇴원지원계획 수립·시행

C) 거주지 이동 지원

D) 거주지 생활관리

E) 보호자 교육 및 심리지원

나. 병원내 치매환자 가족 지원

다. 치매 친화적 환경 조성

라. 치매 인식개선 사업 지원

마. 치매안심센터 협력의사 위촉 협조

4. 국내외 치매(알츠하이머) 투자동향

1) 글로벌 R&D 투자동향

(1) 미국

(2) 유럽

(3) 기타

(4) 글로벌 기업동향 

2) 국내 R&D 투자동향

5. 신경퇴행성질환 치료제 시장/산업 동향

1) 신경퇴행성질환(Neurodegenerative Disorders)

(1) 정의 및 범위

(2) 연구개발 트렌드

(3) 특허 현황

2) 글로벌 시장현황 및 전망

(1) 성장요인 및 저해요인

가. 성장 요인

나. 저해 요인

(2) 알츠하이머병 치료제 시장현황

가. 치매치료 국외시장 동향

A) 혁신 신약개발

B) 치료제 타겟 유형별 시장전망

C) 증상단계별 시장전망

D) 치매 치료제 현황

E) 혈관성 치매 치료제

나. 치매치료 국내시장 동향

A) 알츠하이머 치매에서의 치매 치료제

B) 도네페질

(3) 파킨슨병 치료제 시장현황

3) 주요 기업현황

(1) 알츠하이머병 치료제 개발 기업현황

(2) 파킨슨병 치료제 개발 기업현황

4) 산업 동향

(1) 글로벌 산업동향

(2) 국내 산업동향

가. 치료제

나. 진단용 조영제

6. 국내외 치매 연구 및 관련기술 동향

1) 알츠하이머 기술동향

(1) 논문/특허 분석

(2) 임상연구

(2) 진단 기술

2) 치매 돌봄 기술

(1) 치매돌봄기술의 정의 및 수요

가. 돌봄기술의 정의

나. 돌봄기술과 수요

(2) 치매돌봄기술의 필요성

가. 고령자 관점의 치매돌봄기술 필요성

나. 돌봄종사자 관점의 치매돌봄기술 필요성

다. 통합적 기술 관점

(3) 치매돌봄기술의 국내외 동향

가. 치매돌봄기술 유형별 국외 동향

나. 치매돌봄기술 기능별 국외 동향

다. 치매돌봄기술 사용자별 국외 동향

라. 한국의 치매돌봄기술 동향

(4) 치매돌봄기술의 발전 방향

3) 치매 조기진단·예측 기술 연구동향

(1) 치매 조기진단기술 개발을 위한 연구 및 인프라 구축

가. 연구과제 개요

나. 연구과제 성과

A) 치매전환 예측모델 개발

B) 아밀로이드 PET 영상 분석 표준화

(2) 치매 조기진단 키트 개발

가. 연구 배경

나. 연구 내용

다. 기대효과

(3) 치매예측기술 의료기기 개발

(4) 치매 뇌영상검사 예측 모델 개발

가. 치매 임상연구 인프라구축 학술연구용역 사업

나. 주요 연구방법 및 주요 연구결과

A) 연구 목적

B) 연구 방법

C) 주요결과

D) 경도인지장애에서 아밀로이드 바이오마커 양성 예측 관련 연구결과 사례

(5) 경도 인지장애 환자의 치매 가능성 예측 방법개발

가. 연구 배경

나. 연구 내용

다. 기대 효과

(6) 알츠하이머병 치료 효과 기대되는 신종 펩타이드 2종

(7) 알츠하이머병에 브레이크처럼 작용하는 단백질 발견

(8) 알츠하이머 진단용 조영제(contrast media, 造影劑) 특허동향

4) 치매 치료제 연구 및 개발동향

(1) 알츠하이머병에서의 산화적 스트레스와 아밀로이드 베타 펩타이드 연구

가. 산화적 스트레스와 알츠하이머병(Alzheimer’s disease; AD)의 연관성

A) Aβ와 아밀로이드 플라크의 형성

B) 주변 분자들의 산화

나. AD에서 금속의 영향

A) 뇌에서의 금속의 역할

B) AD에서의 오조정(misregulation)

C) 금속과 산화적 스트레스

다. Aβ와 ROS의 생성

A) Aβ와 금속 이온의 조화

B) Aβ-금속에 의한 ROS 생성

라. Aβ에 의한 산화적 손상

A) 체외에서의 금속 촉매에 의한 산화(MCO) 과정 중, Aβ 잔기의 손상

B) 생체 내 Aβ 산화의 특징

마. 전망과 앞으로의 연구

(2) 치매 치료제 종류와 최근 개발 현황

가. 치매 치료제

나. 임상시험 단계의 치료제

A) 해외

B) 국내

다. 제약회사 개발현황

A) 아세틸콜린 분해효소 억제제

B) NMDA 수용체 길항제

C) 행동심리증상 치료제

라. 치매 치료제 연구

A) 기전

B) 알츠하이머 유발 변형 단백질 축적 원인분석

C) 장내 미생물을 이용한 알츠하이머병 완화

마. 기대효과

(3) 비약물 치료

가. 인지 중심 접근법(Cognition-Oriented Approaches)

나. 정서중심 접근법(Emotion-Oriented Approaches)

다. 자극중심 접근법(Stimulation-Oriented Approaches)

라. 행동중심 접근법(Behavior-Oriented Approaches)

마. 치매 우울증 개선하는 ‘VR’ 개발

5) 치매 예방관련 연구

(1) 예방 관련 연구동향

가. 국체치매 예방프로젝트 World-Wide FINGER

나. PreDIVA 연구 (~2016)

다. MAPT 연구 (2010~2013)

(2) 예방적 약물치료

가. 항고혈압제

나. 인지기능 자극

다. ALWPs 한약 치료

6) 파킨슨병 연구동향

(1) iPS세포를 이용한 파킨슨병 치료 임상시험

(2) 국내 파킨슨병의 현황과 미래

가. 국내 파킨슨병 질병부담 현황

나. 파킨슨병 환자의 삶의 질

다. 국내 파킨슨병 지원정책 현황

라. 파킨슨병 국제 동향 및 질병 관리 권고안

마. 주요 국가의 파킨슨병 지원정책

A) 영국

B) 미국

C) 일본

바. 우리나라의 파킨슨병 관련 연구동향

사. 파킨슨병에 대한 올바른 인식 확산을 위한 대국민 홍보 강화

제 Ⅱ 편 신약 개발

제 1 장 인공지능 기반 신약개발 동향

1. 신약개발 패러다임 변화

1) 가설기반에서 인공지능 기반으로 변화

(1) 과학적 방식의 재정의

(2) ‘a-ha’ 모멘트

(3) 신약 전 개발주기에서의 인공지능 적용

(4) 표적발견

(5) 재목적화

(6) 임상시험

(7) 스마트 약물감시

(8) 계량약리학(Pharmacometrics)

(9) AI가 신약개발 전주기에 걸쳐 패러다임 변화 선도

2) 개방형 혁신 생태계 조성과 인공지능- AI 신약개발지원센터

(1) 국회 정책토론회

(2) 글로벌 신약개발의 도전과 현황

(3) 인공지능을 활용한 신약개발과 개방형 혁신

(4) 패러다임 전환기에 탈 추격을 위한 제언

가. 규제 완화

나. 플랫폼과 청사진 필요

다. 산·학·연 네트워크를 통한 역량 강화

3) 인공지능 활용 신약개발 플랫폼 구축 프로젝트

(1) 추진 배경

(2) 주요 내용

(3) 기대 효과 및 향후 계획

(4) ‘19년도 인공지능 신약개발 지원사업 내용

가. 인공지능 활용 신약개발 플랫폼 구축 (R&D) : 75억 원

나. 인공지능 신약개발 교육․홍보 사업 : 1억 6000만 원

4) BIO 2019에서 논의된 신약개발현황

(1) 바이오의약 연구

가. 유전자 치료제 연구분야

나. 신약개발을 위한 기술

A) 인공지능기술(AI)

B) Organo chip 기술

C) 기타 기술

(2) 투자현황

(3) 시사점

2. 신약개발을 위한 인공지능(AI), ICT 기술동향

1) AI를 이용한 신약개발 동향

2) ICT를 이용한 신약개발 동향

3. 인공지능, 빅데이터, 머신러닝을 활용한 신약개발 연구동향

1) 배경 및 필요성

(1) 인공지능 기술의 발전

(2) 신약 연구개발의 증가

(3) 신약 개발의 특성

2) 국내외 AI 신약개발 연구동향

(1) 인공지능 신약 개발 현황

(2) AI 신약개발 국외 동향

가. 제약사

A) 글로벌 대형 제약사

B) AI 신약개발 활용하고자 하는 28개 제약사

나. 일본 인공지능 신약개발 프로젝트

다. 인공지능 신약기업

A) IBM 왓슨

B) Atomwise

C) Cloud Pharmaceuticals

D) twoXAR

E) INSILICO MEDICINE

F) NUMERATE

G) BenevolentAI

H) 인공지능을 신약개발에 활용하는 AI 스타트업

(3) AI 신약개발 국내 동향

가. 스탠다임

나. 파로스 IBT

다. 한국제약바이오협회

라. KAIST

A) 연구 배경

B) 연구내용

3) 머신러닝을 활용한 항암신약개발 현황

(1) 머신러닝(machine learning)과 기능

(2) 머신러닝의 기본 과정과 머신러닝에 필요한 데이터의 구성

(3) 머신러닝과 신약개발의 적용

가. Target identification and validation

나. Compound screening and lead discovery

다. Preclinical/ Clinical development

(4) 글로벌제약회사에서의 머신러닝 활용

가. Johnson & Johnson

나. 로슈

다. 화이자

라. 바이엘

마. Amgen

바. Lilly

사. GSK

아. Novartis

(5) 머신러닝 기반의 기술을 가진 국내외 기업

가. 테라젠이텍스

나. 스탠다임

다. 중외제약

라. SK바이오팜

마. 신데카바이오

바. 뷰노(Vuno)

사. 루닛(Lunit)

(6) 결론

4) 향후 전망 및 시사점

4. 바이오융복합 AI 기반 신약플랫폼 특허분석

1) ICT 산업의 기술 체계

2) 바이오융복합 분야 특허분석

(1) 중분류별 구간별 출원 현황

(2) 중분류별 특허청별 최근년도 출원 현황

(3) 중분류별 출원인 국적별 출원 점유율(TOP5)

(4) 중분류별 피인용 지수

(5) 시장확보 증가율(TOP5 국적)

(6) 국내출원인의 해외 특허출원 현황

(7) 해외 출원인의 한국 특허청 출원 현황

(8) TOP10 출원인의 출원 점유율

가. AI 기반 신약개발플랫폼

나. 개량신약

(9) TOP10 출원인의 특허청별 출원 현황

가. AI 기반 신약개발플랫폼

나. 개량신약

(10) TOP10 출원인의 출원 점유율 변화(3→4구간)

(11) 출원년도별 소송 특허건수 추이

(12) NPE의 특허 보유 현황

(13) 특허 거래 분석

5. 글로벌 제약산업 동향 및 전망

1) 바이오의약품 시장 동향

2) 향후 유망 의약품

(1) 차세대 항체

(2) 세포 치료제

(3) 유전자 치료제

3) 연구개발 동향

4) 국내 현황

제 2 장 마이크로바이옴/장기칩 활용 신약개발 동향

1. 마이크로바이옴(microbiome) 주요동향

1) 부상 배경

(1) 마이크로바이옴

(2) 마이크로바이옴 연구와 NGS 유전체 분석

(3) 장내 마이크로바이옴

(4) 마이크로바이옴의 부상 배경

2) 정책 및 투자동향

(1) 미국

(2) 캐나다

(3) 유럽연합(EU)

(4) 프랑스

(5) 영국

(6) 아일랜드

(7) 한국

가. 정책 동향

나. R&D 투자동향

다. 혁신 장애요인

A) 중개과학

B) 규제 프레임워크

(8) OECD 과학기술정책위원회

3) 식음료·퍼스널 케어산업 활용현황 및 전망

(1) 식음료(F&B, Food & Beverage)

가. 식음료 응용 현황 및 전망

나. 주요 글로벌 및 국내 식품 기업 동향

(2) 화장품(퍼스널케어)

가. 화장품 응용 현황 및 전망

나. 주요 글로벌 및 국내 화장품 기업 동향

4) 글로벌 마이크로바이옴 시장현황 및 전망

(1) 마이크로바이옴 시장분류

(2) 마이크로바이옴 분류별 시장현황 및 전망

2. 휴먼 마이크로바이옴 치료제연구 및 산업동향

1) 휴먼 마이크로바이옴이 가져올 헬스케어 혁명

2) 휴면 마이크로바이옴 치료제 연구

(1) 마이크로바이옴 치료제 스펙트럼의 확대

(2) 제약∙바이오∙진단(헬스케어) 응용현황 및 전망

가. 제약·바이오(Pharmaceutical· Bio)

A) 천연∙인공 세균 기반 치료제(Bugs as Drug)

B) 프리바이오틱스∙콘트라바이오틱스(Pre∙Contrabiotics)

C) 마이크로바이옴 상호작용경로(Host Microbiome Interaction Pathway)

D) 차세대 항생제(Next-generation Antibiotics)

E) 분변 미생물 이식술(FMT, Fecal Microbiota Transplant)

나. 진단(Diagnostics)

(3) 국내외 연구동향과 성과

3) 혁신적 기업활동 현황

(1) 주요 글로벌 제약사 동향

(2) 주요 국내 제약사 및 바이오벤처 동향

(3) 혁신적 기업활동

가. FMT(Fecal Microbiota Transplant ; 분변이식술) 관련 산업

나. OTC Probiotics 관련 산업

다. Live Biotherapeutics 관련 산업

라. GM Microbes(Genetically Modified Bacteria) 관련 산업

(4) 주요기업 협력사례

(5) 글로벌 마이크로바이옴 기업 관련 투자 현황

4) 휴먼 마이크로바이옴 산업동향

(1) 휴먼 마이크로바이옴 치료제 시장

(2) 마이크로바이옴 시퀀싱(Microbiome Sequencing) 산업 현황

가. 마이크로바이옴 시퀀싱(Microbiome Sequencing)

나. 마이크로바이옴 시퀀싱 시장규모

다. 마이크로바이옴 시퀀싱 지역별 시장규모

라. 사용자(End User)별 시장 분석

A) 학술연구기관

B) 바이오·제약회사 마이크로바이옴 프로젝트 파트너십

C) CRO

D) 그 외(식품·음료 회사)

3. 오가노이드(Organoids)를 활용한 치료제 개발동향

1) 오가노이드 기반 생체모사기술

(1) 바이오 인공장기를 위한 핵심기술

가. 배아 발달 연구

나. 오가노이드 기술을 활용한 암 모델링 연구

다. 디자인에 의한 오가노이드 성숙화 연구

라. 오가노이드의 미세환경 제어와 분석을 위한 칩(chip) 기술의 적용

(2) 오가노이드 국내외 동향

가. 국외 동향

A) 오가노이드 동향

B) 생체모사 시스템 개발동향

나. 국내 동향

A) 장기유사체 (오가노이드) 동향

B) 생체모사 시스템 개발동향

(3) 오가노이드 활용 치료제 개발동향

가. 오가노이드 기반 플랫폼의 활용

나. 유전체 정보 활용의 한계와 새로운 전임상 모델로서의 암 오가노이드

다. 환자 유래 오가노이드의 활용

A) 바이오 뱅크 기반 대규모 신약 스크리닝 플랫폼을 통한 맞춤 치료

B) 오가노이드 모델 시스템의 임상적 검증과 활용

(4) 암 연구를 위한 오가노이드(Organoids) 모델

가. 임상적용 연구(translational research)를 위한 오가노이드 기술

A) 암 조직 유래 오가노이드(Tumor tissue-derived Organoids)

B) 생체 오가노이드 은행(Organoids Biobank)

C) 대장암 오가노이드 생체은행

D) 췌장암 오가노이드 생체은행

E) 유방암 생체 오가노이드 은행

F) 기타 소규모 암 오가노이드 은행들

나. 약물 개발과 개인 맞춤형 암 치료

A) 오가노이드를 이용한 면역치료법

다. 기초 연구를 위한 오가노이드 기술

A) 감염 요인들과 암 발생 사이의 연관성을 조사하기 위한 오가노이드

B) 위암 발생과 Helicobacter pylori

C) 담낭암과 Salmonella enterica

D) 바이러스 감염과 암 발생

라. 암 형성에 기여하는 돌연변이 과정을 연구하기 위한 오가노이드

마. 오가노이드의 제한점들과 앞으로의 전망

2) 인체장기칩(organ-on-a-chip)의 기술과 특허동향

(1) 인체장기칩 기술과 관련 글로벌 사업화 이슈

(2) 인체 장기를 모사한 생체모사칩

가. 기존 체외 모델의 한계

나. 생체모사칩의 가능성 1 : 유체흐름 구현

다. 생체모사칩의 가능성 2 : 기계적 물성치

라. 생체모사칩의 가능성 3 : 세포간 상호작용

마. 생체모사칩의 가능성 4 : 다종 장기가 연결된 인간 모사칩으로의 확장

(3) 국내 인체장기칩 관련 출원분석

3) 오가노이드(Organoids) 시장현황

(1) 오가노이드 종류

(2) 오가노이드 시장규모

(3) 오가노이드 용도별 활용

가. 신약개발(Drug Discovery)

나. 암연구(Cancer Research)

다. 맞춤의학(Personalized Medicine)

라. 재생치료제 (Regenerative Medicine)

(4) 세계 대표적 오가노이드 기업

(5) 국내현황

통계(도표)