생명공학 유망 영역별 글로벌 기술 및 연구개발 동향과 향후 과제

Ⅰ. 의료분야의 디지털 대전환(DX) 글로벌 트렌드 및 향후 과제

1. 미래 건강을 책임지는 의료분야의 디지털 대전환(DX)
1-1. 건강ㆍ의료와 디지털 기술을 둘러싼 상황
1) 사회ㆍ경제ㆍ과학적 배경
2) 디지털 트랜스포메이션
3) 미국과 유럽의 정책동향
4) 스타트업의 거시적 동향
1-2. 생명공학 기술의 조류와 주목할 동향
1) 새로운 진료 형태/데이터와 통찰/인프라스트럭처와 운용
(1) 원격의료(telehealth), 원격환자 모니터링(질병관리)
(2) RWD/RWE, 이종 데이터의 상호접속ㆍ운용
(3) 임상의사결정지원(CDS: clinical decision support)
(4) 임상시험 기술/분산형 임상시험(DCT: Decentralized Clinical Trial)
2) 검사ㆍ진단
(1) Point of care(POC) 진단
(2) 디지털 바이오마커
(3) 액체생검
(4) 브레인 머신 인터페이스
3) 혁신적인 치료법
(1) 디지털 치료/치료 애플리케이션
(2) AI 신약개발
(3) 프로그램 생물학

2. AI(인공지능)에 의한 의료분야의 디지털 대전환(DX)
2-1. AI(인공지능) 신약개발 연구개발 동향 및 향후 과제
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 심층학습을 통한 단백질 입체구조 예측
(2) 의약품의 표적이 되는 질환 원인 분자(주로 단백질) 탐색 기술
(3) 텐서 분해 알고리즘을 이용한 예측
(4) 의약품 후보 화합물의 구조 생성
(5) 의약품 후보 화합물의 구조 최적화
4) 과학 기술적 과제
(1) 의약품의 표적이 되는 질환 원인 분자(주로 단백질) 탐색 기술
(2) 의약품 후보 분자의 활성이나 각종 파라미터를 예측하는 기술
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
2-2. AI(인공지능) 진단ㆍ예측 분야의 연구개발 동향 및 향후 과제
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 내시경 영상 AI 분석
(2) 방사선 영상 AI 분석
(3) 병리 영상 AI 분석
(4) 피부 영상 AI 분석
(5) 웨어러블 디바이스
(6) 미생물상, 세포외 RNA 계측
(7) 질환의 조기 발견ㆍ예방을 위한 수학적ㆍAI 분석 기술
(8) 의료데이터 수집 및 AI 분석 플랫폼
4) 과학 기술적 과제
(1) 과적합(Overfitting)
(2) 블랙박스 문제
(3) 도메인 시프트 문제
(4) 예방을 목표로 한 AI 기술의 연구개발
(5) AI에 의한 예측 재현성ㆍ일반성 확보
(6) 데이터 구동형 어프로치와 모델(메커니즘) 구동형 어프로치의 융합
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국

Ⅱ. 생명공학 유망 영역별 글로벌 기술 및 연구개발 동향

1. 신약개발을 위한 유망 영역별 트렌드 및 향후 과제
1-1. 중ㆍ저분자 의약
1) 개요 및 분야별 포인트
(1) 정의
(2) 개발 의의
(3) 저분자 의약품
(4) 중분자 의약품
2) 연구개발 동향
(1) 저분자 의약품
(2) 중분자 의약품
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) DNA 코드화 라이브러리(DNA-encoded Library: DEL)
(2) 유전자 편집 기술에 의한 천연물 구조 변환 기술
(3) 입체구조 규제 펩타이드 라이브러리
(4) PROTAC 신약개발
(5) 리소좀 분해를 유도하는 AUtophagy - TARgeting Chimera(AUTAC) 등
(6) 5가 인 원자를 이용한 올리고핵산 합성
(7) 핵산 의약품에 의한 스플라이스 제어/mRNA 발현 상승
(8) 각종 콘주게이트 기술 등
(9) 기능성 mRNA
(10) RNA 편집
(11) 암 백신
(12) 한 사람의 환자를 위한 의약품 개발: Milasen
4) 과학 기술적 과제
(1) 안전성 향상을 위한 기초연구ㆍ기술개발
(2) 딜리버리 기술
(3) 핵산 의약품 제조 기술
(4) mRNA 제조 기술
(5) DNA, RNA결합성 분자의 학술적 이해 부족
(6) α선 핵의학 치료(Targetedα-particle therapy: TAT)
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
1-2. 고분자 의약(항체)
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) 항체공학 기술의 발전
(2) 항체 제조 기술의 발전
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 항체공학 기술의 발전
(2) 항체 제조 기술의 발전
4) 과학 기술적 과제
(1) 데이터베이스 고도화와 in silico 해석
(2) single cell assay 기술에 의한 single cell에서의 HTTP screening
(3) 생산 기주의 확대
(4) 그 밖의 기술 개발 항목
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
1-3. 바이오마커 및 액체생검
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) CTC
(2) cfDNA, ctDNA
(3) miRNA, 엑소좀
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 암 영역
(2) 암 이외로의 액체생검 전개
(3) 프로테옴 해석
(4) 메타볼롬 해석
(5) 의료용 영상을 이용한 바이오마커 탐색
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국

2. 차세대 의료 유망 영역별 트렌드 및 향후 과제
2-1. 줄기세포치료(재생의료)
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
(3) 줄기세포 이식(재생의료)에 관한 연구개발 역사
2) 연구개발 동향
(1) 중간엽줄기세포(MSC) 세포이식치료
(2) 배아줄기세포 기반 세포이식치료
(3) iPS 세포 기반 세포이식 치료
(4) 직접교차분화
(5) 자기 회복 기구의 활성화를 통한 조직ㆍ장기회복
(6) 오가노이드(장기유사체)
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 직접교차분화
(2) 엑소좀/EV
(3) 고도로 초기화된 인간 다능성 줄기세포의 수립
(4) 이종 키메라를 이용한 장기재생법
(5) 3D 바이오프린팅
(6) 인간 세포 가공품 제조의 Quality by Design(QbD)
(7) 환자 유래 iPS 세포의 신약개발 이용
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
2-2. 유전자치료(in vivo/ex vivo 유전자치료)
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
2-3. 게놈 의료
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 클라우드 컴퓨팅
(2) 롱 리드 시퀀스 분석
(3) 게놈 시퀀스 시장의 변화
(4) 액상 생검(Liquid Biopsy)
(5) 약물유전체학(Pharmacogenomics)
(6) "N-of-1" study
(7) 인간 염색체 완전 시퀀스 발표
4) 과학 기술적 과제
(1) 고형암 이외의 암종에 대한 게놈 의료
(2) Cancer immunogenomics
(3) 체세포 모자이크 변이에 의한 희귀질환
(4) 심층학습ㆍ기계학습(인공지능)
(5) 개별 환자의 정확한 약효 판단 Phase 0 Drug screening system 개발
(6) 멀티 오믹스 분석
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
2-4. 생체시계 및 수면
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) 24시간 리듬의 창출 원리
(2) 생체시간과 건강ㆍ질병
(3) 다양한 생체시간 통합
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국

3. 주목할 질환별 트렌드 및 향후 과제
3-1. 암
1) 개요
(1) 정의
(2) 세포 간의 경쟁(Cell competition) 영역의 개발 의의
(3) 암 악액질(cancer cachexia) 영역의 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) 세포 간의 경쟁
(2) 암 악액질
3) 과학 기술적 과제
(1) 세포 간의 경쟁의 이해를 바탕으로 한 암 超초기 바이오마커의 동정
(2) QOL의 객관적 평가, 비침습적인 계측ㆍ진단 기술 개발
(3) 생명과학ㆍ의학적 접근방식에 의한 개입법 개발
4) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
3-2. 뇌ㆍ신경 관련 질환
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) 분자 세포 신경 과학
(2) 신경회로 연구
(3) 시스템 신경과학
(4) 인간 뇌 활동의 판독 기술
(5) 사람 뇌의 자극 기술
(6) Brain machine interface(BMI)
(7) 회로 모델, 이론 신경과학
(8) 신경변성 질환
(9) 정신질환
(10) 신경과학과 뉴로테크놀로지의 ELSI
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
3-3. 면역ㆍ염증 관련 질환
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
3-4. 감염증
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) 항균제 기술 개발 동향
(2) 새로운 치료법의 가능성: 파지요법
(3) 최근 항바이러스제 개발 현황
(4) 예방 기술(백신 등) 개발 동향
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 유전자 재조합 파지에 의한 파지 테라피
(2) 파지에 의한 장내 세균총의 개변
(3) Virome의 연구
(4) 파지에 대한 방어 시스템
(5) 박테리오파지(bacteriophage) 뱅크
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국

4. 생명공학 기반 기술 유망 영역별 트렌드 및 향후 과제
4-1. 유전자 발현 기구
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) 에피게놈
(2) RNA
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 단일세포 멀티오믹스 기술
(2) 미국 10x Genomics사
(3) CRISPR/Cas9
(4) 크로마틴 고차 구조 해석
(5) 번역 제어 연구의 새로운 전개
(6) 액체-액체 상분리(liquid-liquid phase separation: LLPS)
(7) RNA-단백질 복합체
(8) RNA 관련 신약개발
4) 과학 기술적 과제
(1) ncRNA 작용 기구의 전모 해명
(2) RNA에 의한 세포 내 제어환경 형성 이해
(3) 단백질 합성 과정에서 RNA 제어의 복잡성과 정밀성 이해
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
4-2. 세포외 미립자ㆍ세포외소포
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
(3) 외인성 미립자
(4) 내인성 미립자(EVs, 엑소좀)
(5) 내인성 미립자(MVs)
2) 연구개발 동향
(1) 외인성 미립자
(2) 내인성 미립자(EVs, 엑소좀)
(3) 내인성 미립자(MVs)
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 외인성 미립자(PM2.5 등)
(2) 내인성 미립자(EVs, 엑소좀)
(3) 내인성 미립자(MVs)
4) 과학 기술적 과제
(1) 외인성 미립자(M2.5 등)
(2) 내인성 미립자(EVs, 엑소좀)
(3) 내인성 미립자(MVs)
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
4-3. 단일세포 오믹스ㆍ공간 오믹스
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
(1) 전사체 분석 기술 동향
(2) 단일세포 에피게놈 분석
(3) 멀티오믹스 분석의 대규모화
(4) 공간 전사체 분석
(5) 단일세포 전사체 분석을 이용한 세포계보 추적
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) total RNA sequencing에 관한 연구
(2) 시간 정보를 추출하는 연구
(3) 공간적 단일세포 멀티오믹스 분석 기술
(4) 마이크로유체 장치의 새로운 활용 사례
4) 과학 기술적 과제
(1) 단일세포 분석 해상도
(2) 공간 전사체 기술
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국
4-4. 게놈 편집ㆍ에피게놈 편집
1) 개요
(1) 정의
(2) 개발 의의
2) 연구개발 동향
3) 새로운 기술 전개 및 이슈
(1) 게놈 편집 도구의 신규 개발
(2) DSB를 사용하지 않는 게놈 편집 기술(염기 편집과 프라임 편집)
(3) 에피게놈 편집
(4) RNA 편집
(5) RNA 편집 활성과 프로테아제 활성을 가진 새로운 CRISPR
(6) CRISPR 진단(핵산 검출 기술)
(7) 게놈 편집에 의한 유전자 치료
4) 과학 기술적 과제
5) 주요국별 연구개발 현황 비교
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
(4) 일본
(5) 한국

Ⅲ. 생명공학/의료DX 주요 분야별 Global Market Data

1. 생명공학 분야
1-1. 세포치료제 & 유전자치료제
1-2. 바이오마커 & 액체생검
1-3. 재생의료 & 줄기세포

2. 의료DX 분야
2-1. 의료 기술
2-2. 의료ㆍ헬스케어 분야의 AI
2-3. 의료ㆍ헬스케어 분야의 빅데이터
2-4. 맞춤 의학
1) 개요
2) 디지털 치료제
3) 바이오마커
4) 맞춤의학의 주요 데이터
5) 맞춤의학의 설문조사
6) 향후 전망