Feb 10, 2025
KERC 참여 사례집 소개 원문 : https://k-erc.eu/2024/12/publication/22360/
1. CHIASMA 프로젝트 개요
✔ 프로젝트 기간: 2024년 1월 1일 ~ 2027년 12월 31일
✔ 총 예산: 6,845,417 유로 (약 100억 원)
✔ 코디네이터: 룩셈부르크 과학기술원 (LIST, Luxembourg Institute of Science and Technology)
✔ 총 참여 기관: 10개국 14개 기관
✔ 파트너 (Partners): 3개국 5개 기관
✔ 공식 웹사이트: https://chiasma-project.eu
✔ 공식 링크드인: https://lu.linkedin.com/company/chiasma-project
CHIASMA 컨소시움의 목표
그림 1 CHIASMA 컨소시움의 주요 연구주제들의 상호연계 및 통합전략에 대한 개략도
CHIASMA 컨소시움은 화학물질의 독성 및 약물 유효성 평가하는 새로운 시험평가 방법론(NAM) 개발을 위하여 기존의 (1) 화학정보학 및 (2) 생물정보학 중심의 예측 모델개발과 함께 (3) 폐, 간, 피부, 뇌, 신장 등 인체조직을 모사하는 새로운 실험 모델 (experimental NAMs)기반의 새로운 데이터 생산 그리고 (4) 최신 in silico 기법을 통한 전체 시스템의 통합을 목표로 하고 있으며, 한양대 연구진은 특히 새로운 실험 모델기반 접근법 관련 “experimental NAMs” WP2에 참여하고 있음.
그림 2 CHIASMA 컨소시움의 주요한 기능들의 수행기관별 역할 분담담에 대한 개략도
CHIASMA 컨소시움의 배경
첨단 나노소재와 신규 화학물질의 사용이 급증하면서 환경과 인간 건강에 미치는 영향을 평가하는 것이 중요해지고 있음. 특히, 고령화와 삶의 질 향상에 대한 요구로 암, 치매 등 질병 진단과 신약 개발이 활발해지면서 약물 효능 평가의 중요성도 커지고 있음. 하지만 기존 독성 및 약물 유효성 평가 방법은 낮은 효율성과 동물 윤리 문제로 인해 많은 시간과 비용이 소요되어 관련 산업 발전에 걸림돌이 되고 있는 상황임.
이에 따라 동물 실험을 대체하고 더 정밀한 정보를 제공할 수 있는 새로운 접근 방법론(NAM, New Approach Methodologies) 개발의 필요성이 대두되고 있으며, 유럽연합(EU)은 환경과 건강에 대한 부담을 최소화하기 위해 안전하고 지속 가능한 디자인(Safe and Sustainable by Design, SSbD) 전략을 채택하고, **호라이즌 유럽 프로그램(2021~2027)**에서 NAM 개발을 적극 지원하기로 하였음. 이 과정에서 인공장기(오가노이드), 다중오믹스, 인공지능(AI) 및 기계학습(ML) 기술의 활용이 권장되고 있음.
CHIASMA 컨소시움은 신기술의 위험성 및 위해성 평가를 위해 in silico(컴퓨터 시뮬레이션) 방법과 실험적 방법(체외, 인체 유래 조직, 비포유류 동물 실험 방법)을 기반으로 한 새로운 접근 방법론(NAM)을 개발하고 시연하는 것을 목표로 하며, 개발된 NAM을 통해 REACH(화학물질 등록, 평가, 허가 및 제한에 관한 규정) 및 CLP(화학물질 분류, 라벨링 및 포장에 관한 규정) 등 관련 규정의 끝점과 장기 안전성을 평가할 수 있도록 지원함. 최종적으로 NAM을 국제적으로 인정받는 표준 방법론으로 발전시키고, 이를 유럽 및 글로벌 규제 프레임워크에 통합하는 작업을 진행하고자 함.
참여 배경 및 과정
호라이즌 유럽 프로그램의 연구혁신의 핵심전략방향으로서 1) 디지털 전환, 2) 환경보호, 3) 지속가능한 (Sustainable) 개발 그리고 4) 회복력 (Resilience) 과 포용력있는 민주적 유럽 사회를 만드는 것을 중심으로 하는 Strategic Plan 2021-2024을 발표하였으며, 이에 기반하여 도출된 두번째 Work Programme 2023-2024의 내용중 Pillar II의 Cluster4 Digital, Industry & Space에서 선정한 6개의 목표 (Destination) 중 하나로 회복력 있는 산업 (Resilient Industry)을 위한 핵심 전략적인 가치사슬 (Increased Autonomy in Key Strategic Value Chains for Resilient Industry) 구축을 발표하였음.
이러한 배경으로 필라 II - Cluster 4의 Destination #2 Resilient Value Chains 2023 달성을 위해 아래와 같이 설계단계에서부터 안전하고 지속가능한 신규화학물질 및 첨단소재를 개발하고자 하는(Safe and Sustainable by Design (SSbD) Chemicals and Materials) 3개의 Proposal Call들이 아래와 같이 공개되었음.
표 1호라이즌유럼 프로그램의 필라 II – 클러스터 4 : Digital, Industry & Space에서 Resilient Value Chains 2023 목표 달성을 위하여 도출되어 2023년 공개된 화학물질 및 첨단소재SSbD 관련Proposal Call들의 주요내용 요약
CHIASMA 컨소시움은 LIST 의 Tommaso Serchi 박사를 중심으로, 위의 3개 Proposal Call들중 HORIZON-CL4-2023-RESILIENCE-01-21 : Innovative methods for safety and sustainability assessments of chemicals and materials (RIA) 에 지원하기로 결정하고 각 분야의 역량있는 전문가들을 중심으로 컨소시움을 구성하였음.
CHIASMA 컨소시움의 코디네이터 기관인 LIST와 한양대학교는 H2020-MSCA-RISE 프로그램인 CompSafeNano 컨소시움에 함께 참여하고 있었으며, CompSafeNano공동연구의 일환으로2022년 9월 한양대학교 연구진이 LIST 를 방문하였을 때 각 기관의 연구 관심사 및 전문성의 상호 보완적인 내용들을 확인하고, LIST 의 Dr. Tommaso Serchi 가 준비중이던 CHIASMA 컨소시움에 한양대학교 윤태현 교수 연구진을 파트너로 초대하였음.
CHIASMA 컨소시움은 정기적인 줌미팅을 통한 제안서 작성과정을 통하여 2024년4월 최종 제안서를 제출하였으며, 2024년 7월에 평가결과와 함께 최종선정을 통보받았음.
호라이즌유럽 프로그램의 제안서에 대한 평가는 총 15점 만점으로 평가되며 최소한 평가점수의 총합이 10점이상이 되어야 했으며 (평가총점수의Threshold : 10), 각 항목 (Excellence/ Impacts/ Implementation) 별 5점 만점에서 최소 3점 이상은 되어야 함 (평가항목별 Threshold : 3). CHIASMA 컨소시움의 제안서는 각 항목별 우수한 평가점수 (Excellence = 4.5 / Impacts = 4.0 / Implementation = 4.0)를 획득하여, 총 평가점수 12.5점으로 최종 선정되었음. (연구기간 4년, 연구비 6.8M유로 (~100억원))
연구 수행 내용
그림 6 CHIASMA 컨소시움의 각 세부과제 (Work Package, WP)들 및 WP들 간의Work flow에 대한 전체과제 구성도
CHIASMA의 연구 및 혁신(R&I) 접근 방식은 규제 기관에 차세대 안전성 평가접근법을 기반으로 한 통합 프레임워크(CHIASMA SSbD 평가)를 제공하는 것을 목표로, 아래와 같이 (1) 화학정보학 및 (2) 생물정보학 중심의 예측모델개발과 함께 (3) 인체를 모사하는 새로운 실험 모델 (experimental NAMs)개발 그리고 (4) 최신 in silico 기법을 이용한 전체 시스템의 통합 등을 주요 연구내용으로 진행하고 있음.
최첨단 인공지능이 적용된 화학정보학 모델 (Chemocentric Model)
화학적 특성과 생물학적 효과를 연관 짓는 정량적 구조-활성 관계(QSAR) 모델.
제품의 생애주기 동안 화학물질/재료의 방출을 예측하는 물질 흐름 분석모델.
대량의 텍스트 데이터를 처리, 분석하여 유용한 정보를 추출하는 텍스트 마이닝.
기존 데이터를 구조화/분석하여 새로운 연관성과 결론을 도출하는 지식 그래프.
유사한 물질의 특성을 바탕으로 목표 물질의 특성을 예측하는Read Across.
생리학적 기반 동역학(PBK), 유해결과경로(AOP) 작용기전(MOA) 모델등으로 포함하는 생물정보학 모델 (Biocentric Model)
PBK 모델로, 화학물질이 체내에서 어떻게 이동하고 분포되는지를 예측.
AOP 모델로, 노출 후 발생하는 유해 결과로 이어지는 주요 사건(KEs)과 분자적 초기 사건(MIEs)을 체계적이고 종합적으로 이해하고자 함.
MOA모델로, 노출 후 분자 생물학적 과정과 상호작용을 설명하여 특정 표적, 경로, 상호작용을 식별하고자 함.
폐/간/피부/뇌/신장 등 인체조직 모사하는 새로운 실험모델 (experimental NAMs)
인간 기관 및 시스템(뇌, 생식/발달 및 내분비 시스템, 신장, 간).
인간의 내부 생물학적 장벽(혈액-뇌 장벽(BBB) 및 혈액-태반 장벽(BPB)).
인간의 외부 장벽(폐 폐포 장벽, 피부, 소장).
최신 in silico 기법을 통한 통합된 시스템의 구축
인간 및 환경 평가에서 독성을 더 잘 통합하기 위한 혁신적인 생애주기 영향 평가(LCIA) 방법도 통합
데이터, 결과, 방법, 표준작업절차(SOPs)를 가능한 한 개방적이고 투명하며 전이 가능하게 작성 (“FAIR화” 및 “GLP화” 활동).
한양대 연구진은 이러한 연구분야들중 특히 새로운 실험 모델기반 접근법 관련 “experimental NAMs” WP2에 참여하고 있으며 아래의 그림과 같이 첨단나노소재들에 노출된 다양한 오가노이드 및 3D 조직 모델들에 대한 단일세포 수준의 단백체/전사체 분석을 통한 데이터 생산을 목표로 공동동연구를 수행 하고 있음.
참여시 이점
다자간 협력의 긍정적 영향
호라이즌 유럽 필라2컨소시움들은 글로벌 이슈에 대한 해결책을 제공하고자 여러 국가 및 기관들이 참여하여 함께 노력하고 있으며, 이러한 다자간 국제 협력 컨소시움은 관심 분야 최고수준의 전문가들과의 긴밀한 협력네트워크를 자연스럽게 구축할 수 있는 좋은 기회가 될 수 있음. CHIASMA 컨소시움의 경우에도 14 개국의 20 개 기관이 참여하는 대형 다자간 컨소시움 프로젝트로서, 초기 컨소시움 구성 시에는 한국측 연구자가 이미 알고있던 연구자 및 연구기관은 컨소시움 코디네이터인 LIST 외에는 버밍엄 대학 등 3-4개 기관에 불과하였으나, CHIASMA컨소시움 구성단계부터 참여함으로서 관련분야의 최고수준의 우수연구자 및 연구기관이지만 직접적인 네트워크는 없었던 인공장기(오가노이드), 다중오믹스 (전사체학, 단백체학 등), ML 및 AI 등 다양한 분야에서의 최고수준의 전문가들과 긴밀한 협력네트워크를 자연스럽게 구축할 수 있는 좋은 기회가 될 수 있었음.
과제공동수행을 통한 긍정적 영향 및 파급효과
기존 국제협력 네트워크가 해외학위과정 중의 형성된 학연기반의 네트워크 외에는 관련 해외학회 참여 또는 저널 논문 게재등을 통해서 형성되는 국제 네트워크인 경우가 대부분이며, 이러한 경우 제한적인 상호교류 기회로 인하여 긴밀한 협력 네트워크로 발전하는데 어느정도 한계가 있다고 판단됨. 이러한 기존 국제협력 네트워크들에 비하여 호라이즌유럽 컨소시움 참여 및 과제의 공동수행을 통하여 형성되는 국제협력네트워크는 과제수행을 위하여 정기적으로 참여해야 하는 Online (Weekly or Monthly meetings for WPs and Consortium) 및 Offline (Kick-off meeting & Annual consortium meeting) 회의등을 통하여 관심연구자들과 긴밀한 협력 네트워크를 형성하기 위해 충분한 상호교류 기회를 제공함. 이러한 긴밀한 협력 네트워크를 형성을 통하여 새로운 연구아이디어의 도출 및 신규 컨소시움 구성시 그리고 영향력 높은 연구논문 작성에 긍정적인 파급효과가 있음.
5. 주요 참여 기관 및 연구자
한양대학교 연구 책임자인 윤태현 교수는 현재 한양대학교에서 화학과 및 디지털의료융합학과(겸임) 교수로 재직 중임. 그는 현재 한양대학교 부설 차세대소재디자인연구소(INGMD)의 소장으로서, 차세대유세포분석연구센터(CNGC)와 안전하고 지속가능한 나노기술 커뮤니티(S2NANO)를 이끌고 있으며, 한양대학교 실험실창업기업인 윤아이디어랩 (Yoon Idea Lab. Co. Ltd.)의 창립자이자 대표이사로서, 한국 정부가 지원하는 다양한 생명과학 및 나노안전 프로젝트의 책임 연구원으로 활동하고 있음. 또한, ACEnano, NanoSolveIT, CompSafeNano, Gov4Nano, SABYDOMA, INSIGHT, CHIASMA와 같은 여러 EU H2020 및 Horizon Europe 컨소시엄에도 적극적으로 참여 중이며, 주요 연구분야는 1) 세포 및 세포외소포체, 그리고 나노입자등의 측정 및 그들간의 상호작용을 위한 새로운 분석 기술의 개발 및 응용분야와 2) 임상 진단 및 독성 평가 모델 개발을 위한 첨단 데이터 분석 기술에 관심을 두고 연구하고 있음.
CHIASMA 컨소시움의 총괄 책임자인 Dr. Tommaso Serchi는 룩셈부르크 과학기술연구소 (Luxembourg Institute of Science and Technology)의 환경보건 그룹에서 연구 및 기술(R&T) 책임자로 활동하고 있음. 그는 10년 이상의 단백체학(proteomics) 경험과 다양한 응용을 위한 복합 3D 시험관 내 모델을 개발한 경력을 지닌 독성학자로서 여러 EU 프로젝트 및 EFSA 프로젝트를 총괄책임자로 Coordination하거나 참여하고 있고, 대표적으로 EU Horizon Europe PHOENIX - "나노의약품 혁신 제품을 위한 제약 오픈 이노베이션 테스트 베드"와 CHIASMA - "화학물질 및 물질의 안전성 및 지속 가능성 평가를 위한 접근 가능한 혁신적 방법" 프로젝트의 전체적인 Scientific Coordinator를 맡고 있음.
CHIASMA 컨소시움의 Administrative Coordinator인 Dr. Steffi Fridrich는 벨기에에 위치한 AcumenIST의 창립자이자 대표로 20년 이상 신흥 기술 혁신분야의 전문가, 정책 고문, 비즈니스 대표자로 활동해왔음. 그녀는 나노기술을 전공하여 관련된 EU의 여러 프로젝트들에 직접 참여하며 프로젝트 과제 관리를 맡고 있음.
지난 2025년 1월 진행된 CHIASMA 컨소시움의 Annual Meeting 에서 참여 기관들의 만장 일치로 한국의 한국표준과학연구원(KRISS)과 한국과학기술원 유럽연구소 (KIST-europe)이 신규 파트너로 추가되어 현재 14 개국의 22 개 기관이 참여 중임.