바이오산업동향

노벨상재단 홈페이지 캡처

2020년 노벨상 첫 수상자 발표가 다가왔다. 5일 오후 6시 30분(한국시간) 생리의학상 발표를 시작으로 6일 오후 6시 45분 물리학상, 7일 오후 6시 45분 화학상, 8일 오후 8시 문학상, 9일 오후 6시 평화상, 12일 오후 6시 45분 경제학상 순으로 수상자 발표가 시작된다.

이 가운데 생전 노벨이 큰 애착을 가진 과학 분야 수상자가 누가 될지 관심이 모인다. 생리의학상과 물리학상, 화학상의 최근 10여 년간의 선정 경향과 함께 올해의 관전 포인트를 짚어보고, 학술정보기업 클래리베이트 애널리틱스 등이 꼽은 우수연구자를 중심으로 주목할 분야를 모아봤다.

●기초 분야 강세지만 실용적인 분야·생명과학 혁신 이끈 기술도 관심

첫날 수상자가 발표되는 생리의학상은 생명과학과 의학 교과서의 세부 단원을 구성할 만한 기초의학 및 생명과학 주제들이 최근 다수 선정돼 왔다. 지난해에는 세포가 산소 농도를 감지하고 그 환경에 적응하는 분자생물학 메커니즘을 밝힌 연구가 수상했다. 2018년에는 면역항암제에 영향을 준 발견이, 2017년에는 자고 깨는 과정의 주기성(일주기리듬)을 결정하는 체내 과정이 각각 수상했다. 2016년에는 자가면역질환 등에 영향을 미치는 자가 포식 과정(오토파지)이, 2014년에는 뇌 속 ‘내비게이션’ 회로와 세포의 발견이 수상했다. 2011년  선정된 선천면역과 2013년 선정된 소포체 역시 이 같이 생명과학의 한 분야를 연 주제에 속한다. 

반면 실용적이고 광범위한 영향을 미친 의학적 개발도 수상해서, 2015년에는 말라리아 약과 기생충 치료제 발견이, 2010년에는 체외수정법의 발명이 수상하기도 했다. 2012년 수상한 줄기세포 역분화 기술은 미래 의학적 응용이 기대되는 분야로서 수상했다.

한국을 방문했던 노벨상 수상자들. 왼쪽부터 일주기리듬을 발견해 2017년 생리의학상을 받은 마이클 영 미국 록펠러대 교수, 고강도 레이저 기술을 개발해 2018년 물리학상을 받은 도나 스트리클런드 캐나다 워털루대 교수, 중성미자 진동 현상을 실험으로 증명한 가지타 다카아키 일본 도쿄대 교수. 윤신영 기자

올해는 2010년과 2015년 이후 본격적인 수상이 없었던 실용 의학 분야가 수상할지 주목된다. 클래리베이트가 지난해 및 올해 발표한 논문 피인용 우수연구자 중에서는 신경질환인 레트증후군 등의 발병 메커니즘을 밝힌 연구가 대표적인 의학 분야 유력 주제로 꼽혔다.

최근 생명과학 분야에서는 수상자가 좀처럼 나오지 않은 연구 방법론 분야 역시 주목 대상이다. 같은 유전자지만 일부 염기서열이 여러 종류로 변하면서 다양한 형질을 나타내는 유전자 다형성 표지자 분야를 개척하고 전장유전체연관분석(GWAS) 개발에 큰 영향을 미쳐 오늘날 다양한 게놈 기반 연구의 기틀을 다진 연구가 대표적이다. 신경과학 분야를 혁신한 기술로 꼽히는 광유전학 분야 기틀을 다진 학자들도 주목 받고 있다. 다수의 신호전달체계에 관여해 암 생물학에 큰 영향을 미친 윈트(Wnt) 신호전달경로를 연구해 동물실험 외에 약물을 실험할 수 있는 오가노이드를 개발한 연구자도 꼽혔다.

기초과학 분야에서는 면역과 백신 개발에 큰 영향을 끼친 주조직적합성복합체(MHC) 단백질 발견과 면역세포가 자신을 공격하지 않는 ‘관용’ 기능 발견이 꼽혔다.

●2010년 이후 5회 수상…최근 강세 천체물리·우주 분야 또 받을까

물리학상은 최근 10년 사이에 한 해 걸러 수상자를 낸 우주 관련 주제가 올해에도 수상자를 낼지가 관전 포인트다. 물리학상은 최근 천체물리학과 우주론, 입자물리학 등 분야에서 집중적으로 수상자가 나왔다. 지난해에는 이론우주론과 외계행성 발견이, 2017년에는 우주에서 발생한 중력파를 지구에서 관측하도록 이끈 이론물리학이, 2015년에는 중성미자 진동현상 관측이, 2013년에는 힉스입자 예측 이론이, 2011년에는 우주 가속팽창 관측이 각각 노벨 물리학상을 받았다. 2010년 이후에만 한 해 걸러 한 번씩 총 5번이 우주와 관련된 주제가 받았다.

나머지 연도에는 다양한 분야가 수상했다. 2018년에는 광학(레이저) 분야가, 2016년에는 소재 관련 이론인 위상 물질 분야가, 2014년에는 반도체의 일종인 파란색 발광다이오드(LED) 발명이, 2012년에는 양자컴퓨터나 통신 등에 활용되는 양자 측정 기술이, 2010년에는 소재 분야인 그래핀 분리가 각각 수상했다.

기본적인 형태의 LED 전구. LED는 재료가 되는 반도체 화합물에 따라 다양한 색깔을 낸다. 빛의 3원색인 빨강과 녹색, 파란색 LED가 차례로 개발되면서 빛이 필요한 모든 분야에서 다양하게 쓰이고 있다. 위키미디어 제공

실용적인 발명에 상이 주어질지도 관심사다. 2009년에는 광통신과 전하결합소자(CCD), 2014년 파란색 LED는 사회와 산업에 영향을 준 실용적인 발명에 주어진 상이었다. 소재 관련 분야도 2010년 그래핀 이후 물리학상에서는 아직 나오지 않고 있다.

클래리베이트 애널리틱스가 지난해와 올해 노벨상 수상권에 접어들었다고 선정한 ‘논문 피인용 우수연구자’ 가운데에서 우주 분야는 암흑물질 헤일로 관련 연구를 통해 은하 탄생과 진화를 밝힌 분야가 있다. 소재 및 고체 물리 분야에서는 탄소나노튜브와 질화붕소나노튜브 분야, 그래핀 등 2차원 나노소재의 물성 연구 분야가 꼽혔다. 이론 분야에서는 원자 결합 에너지와 구조를 계산하는 데 도움을 주는 ‘전자구조 밀도함수’를 개척한 연구자와 양자암호의 기틀을 마련한 이론, 카오스 분야 등이 꼽혔다.

물리학상에서 여성 수상자가 또 나올지도 관심사다. 물리학상은 2018년 도나 스트리클런드 캐나다 워털루대 교수(맨위 사진 가운데)가 받은 게 55년 만의 수상일 정도로 유독 여성 수상자가 적다. 

●생화학·측정기술 분야 강세 화학…나노·소재 강한 한국 수상자 나올까

화학 분야는 최근 생화학 및 구조생화학 분야와 화학 연구 기술 분야, 정통 화학이 각각 차지했다. 2018년 수상한 항체 및 단백질의 구조 유도 기술(유도진화), 2015년 수상한 DNA 수정 메커니즘, 2012년 수상한 G 단백질 연구, 2009년 수상한 리보솜 연구 등이 최근 수상한 생화학 및 구조생화학 분야다. 

연구 기술 분야에서는 2017년 극저온현미경, 2014년 초분해능현미경이 수상했다. 정통 화학 분야에서는 2016년 분자기계, 2013년 멀티스케일 모델 이론, 2011년 준결정 발견, 2010년 팔라듐 촉매가 차지했다. 지난해에는 실용적인 영향을 미친 리튬이온배터리 기술이 수상했다.

올해에도 생화학의 최근 강세가 이어질지, 3년만에 새로운 현미경 기술 등 관측 기술이 수상할지 관심이 모인다. 클래리베이트 애널리틱스가 지난해 및 올해 선정한 우수연구자 중에서는 DNA 서열 분석과 합성 기술, DNA 서열 분석 기술인 서던블롯 개발 등이 기술과 생화학 분야 후보로 꼽혔다. 정통 화학에서는 구리 촉매를 이용한 유기화학 합성법 개발, 자가조립 기술 발견, 나노결정 합성 기술 등이 수상권에 근접한 연구 성과로 꼽혔다.

광유전학은 이름 그대로 빛에 반응하도록 유전자 조작된 신경세포를 이용하는 방법이다. 광유전학은 자극과 행동 관계를 정밀하게 파악하는 데 유용할 뿐 아니라 신경계를 미세하게 직접 조정함으로써 난치성 신경계 질환 환자들을 치료하는 데 기여할 수 있을 것이다.

화학 분야는 한국이 첫 수상을 기대하고 있는 분야기도 하다. 다른 두 분야에 비해 우수한 연구 실적을 낸 학자들이 상대적으로 많다. 특히 소재와 나노 분야가 강세다. 클래리베이트 애널리틱스가 분석한 논문 피인용 우수연구자 중에서 한국인 연구자만 3명 있다. 한국기관에 소속된 연구자로 세면 4명이다.

현택환 서울대 석좌교수(기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단장)가 나노입자 합성 기술로 올해, 로드니 루오프 울산과학기술원(UNIST) 교수(IBS 다차원탄소재료연구단장)가 탄소 입자 연구로 2018년에, 박남규 성균관대 교수가 페로브스카이트 연구로 2017년에, 유룡 KAIST 교수(IBS 나노물질및화학반응연구단장)이 기능성 다공성물질 설계 연구로 2014년에 각각 우수연구자에 이름을 올렸다.