인체의 생리적 신호를 디지털 방식으로 정밀하게 분석하고, 이를 세포 기반의 인공장기와 통합하여 인공장기 및 신체의 기능을 보강

디지털 데이터와 인공장기의 결합은 바이오 분야의 정밀한 제어를 가능하게 하여 재생의료와 치료제 개발뿐 아니라 동물 건강 모니터링, 극한 환경에서 인체 적응 연구 등에 활용 가능

향후 5년 : 환자 정보를 기반으로 하는 인공장기 및 조직 대체 및 치료를 돕는 신체 부착/연결 기기 개발

향후 10년 : Human-Machine Interface 기술 기반 손실된 신체 기능을 강화할 수 있는 면역거부반응을 최소화한 디지털 인공장기 개발

■ 인체와 유사한 기능 및 구조를 가진 장기 제작을 위한 기술 개발

 - 줄기세포, 오가노이드, 3D 바이오 프린팅 기술 등을 활용한 인체 장기 및 조직 제작 기술

 - 각 조직의 특이적 기능 및 구조를 가지는 인체 장기 제작 기술 확보 필요

■  인체의 정보를 디지털화 하는 기술 개발

 - 인체의 신호를 디지털화 하여 기계어로 바꾸는 기술 필요

 - 인체의 신호를 센싱하고 기계로 구현해 내는 기술 필요

 - 바이오 칩을 활용한 헬스케어 기술, 다중센서를 탑재한 의료기기 기술, AI 기반 스마트 운동기기 기술 등과 같이 인체의 다양한 정보 디지털화 기술 필요  

■  사이버네틱 오가노이드-인공 장기 기술 개발

 - 환자 정보를 기반으로 바이오 인공장기를 개발하거나 조직의 대체 및 치료를 돕는 유/무기 조직 또는 신체 부착 및 연결형 기기 등 폭넓은 범위의 디지털 기반 인공장기 개발 기술을 포함

 - 면역거부반응을 최소화한 인공장기를 생산하고 장기의 빠른 회복 또는 신체 부위를 대체할 수 있는 생체 조직 생산 기술을 목표로 함

■ (기술적 니즈) 유도 만능 줄기세포 기반 오가노이드 기술의 발전은 인체 장기 대부분이 오가노이드로 제작할 수 있고 약물 평가용 인체 대체 조직으로 오가노이드를 넘어 재생치료제로써 성능을 인정받기 시작함. 또한, 기존에 개발되었던 인간과 기계의 상호작용 기술은 생체전기 신호를 센싱하여 기계와 연결하는 부분으로 발전 - 이러한 오가노이드 제작 기술과 AI 기술의 접목으로 빠른 시간 내 인체와 유사한 구조를 가진 장기의 제작을 위한 기술 개발 및 이를 활용한 생체 조직 생산에 대한 니즈가 증가■ (경제적 니즈) 국내 인구 고령화, 만성질환 증가 등으로 인해 급증하고 있는 의료비 부담과 건강한 삶에 대한 사전적 예방, 건강관리에 관한 산업이 부상하고 있으며, 의료 인력 부족 현상 심화에 대응하기 위한 재활 로봇의 안전성 및 접근성 확보 등과 같은 인간-기계 연결에 대한 관심도 급증■ (사회적 니즈) 과거 병원 중심의 치료에서 벗어나, 사전 예방과 맞춤형 헬스케어로 패러다임이 전환되면서 사회경제적 부담을 가중시키는 의료비 문제를 해결하기 위한 대안으로 스마트 헬스케어 산업이 발전하고 있음. 이에 따라 디지털 바이오 기술을 활용한 의료기기와 의약품 개발 등 새로운 산업이 빠르게 창출되고 있음

■ 현재 대부분의 장기와 유사한 오가노이드 제작이 가능하며, MIT, 하버드, 칼텍 등과 같은 연구소에서는 오가노이드를 활용하여 인공장기를 제작, 이식 가능성을 평가하는 연구를 수행 중에 있음 

■ 미국의 organovo, 스웨덴의 Celllink 사에서도 오가노이드와 3D 프린팅을 활용한 인공장기 개발에 중점을 두고 있음

■ 디지털 트윈과 메디털 트윈시스템 

 - 필립스와 제너럴 일렉트릭사 에서는 디지털 트윈을 구축하여 질병 예측, 맞춤형 치료 설계 및 수술 계획에 활용하고 있음 

 - 존스홉킨스 미시간대학 병원 등에서는 제너럴 일렉트릭의 디지털 트윈 기술을 활용해 병원 효율성 최적화 및 환자 맞춤형 진료 및 관리에 활용 하고 있음 

 - 다쏘시스템은 메디컬 트윈을 기반으로 신약 후보 물질발굴 및 임상 시험 디자인 최적화를 위한 연구를 진행하고 있음

■ 국내 오가노이드사이언스, 셀인셀즈에서는 각각 환자유래 장 오가노이드 및 줄기세포 기반 피부 오가노이드를 활용하여 장 재생 치료 및 피부 재생치료제 임상 연구를 진행 및 준비하고 있음

■ 넥스트앤바이오사에서는 췌장암 환자를 대상으로 암환자 임상에 오가노이드를 적용함

■ 메디털 트윈시스템 

 - 서울아산병원은 간암 환자의 치료 경로 및 기대 여명을 예측하는 시스템을 개발하여 활용 중임

 - 보건복지부는 2026년까지 한국인 주요 질환에 특화된 메디컬 트윈 기술 개발을 추진하여 한국형 의료 데이터 기반으로 환자 맞춤형 예측 및 관리 기술 개발을 하고자 함

편리한 의료서비스를 이용하고자 하는 욕구 및 높아진 스마트 미디어에 대한 관심에 따른 사회적/산업적 변화에 대처 가능, 노령화 사고로 인한 인체 조직 혹은 장기 등의 기능손실을 기계와 연결 또는 인공장기로 보완하는 맞춤형 치료제뿐 아니라 면역 저감형 줄기세포를 활용한 동종 인공장기 개발을 통해 재생의료 분야의 산업 규모의 확대가 기대됨

디지털 인공장기 기반으로 인간을 대상으로 할 수 없는 질환 발달 과정에 대한 연구 및 노화에 따른 질병 발생의 근본적 이해 및 해결책 제공이 가능하며, 이를 통해 국민 건강 수준 향상 및 삶의 질적 개선 기대 가능

데이터를 기반으로 하는 바이오-디지털 연결 기술은 필연적으로 개인의 정보처리에 대한 윤리적인 문제가 발생할 수 있음. 디지털 기술 발전 촉진을 통한 건강증진의 이익과 개인정보 보호에 대한 비용 부담 사이의 균형적 사고가 필요

(artificial&organ|인공장기)&(디지털|스마트|기기|센서|Sensor|digital|smart|데이터|data)