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3 생명공학은 21세기경제성장을주도할핵심산업으로부각되고있으며, 우리가당면하고있는인류공통의과제들을해결할수있는도구와방법을제공할수있으리라기대하고있습니다. 이에서구선진국들은지난수십년간생명공학을핵심전략기술이라판단하고연구및기술개발에대한투자를점차적으로늘려왔으며핵심원천기술개발을위한각국의경쟁이매우치열한분야라고할수있습니다. 이에생명공학정책연구센터에서는 BT 핵심기술들을선별하여이러한 BT 핵심기술들에대한특허, 논문및시장정보분석과국내 외총괄기술발전도를작성하여관련분야의기술개발동향을한눈에파악할수있도록정리하고자 BT 기술동향보고서 를주기적으로발간하고있습니다. BT분야핵심기술동향보고서발간을통하여제공되는국가 BT 정책추진현황및 R&D 활동현황, 국내외 BT 동향과전망등에대한체계적인정보는생명공학전문가, 관련기업, 그리고정부의생명공학정책입안자들에게유용한정책자료로활용될수있을것으로기대합니다. 본보고서는 43번째로발간되는생명공학정책연구센터총서이며 13번째로발간되는기술동향보고서로서 뇌연구및활용기술 에대한내용을담고있습니다. 관련기술분야전문가들이연구를수행함에있어미약하나마도움이되시길바라며앞으로보다양질의분석자료를제공하도록노력하겠습니다. 끝으로본보고서작성을위해아낌없는지원을해주신과학기술부관계자를비롯하여많은조언과지도를해주신뉴로테크곽병주대표이사님, 서울대학교김경진교수님, 한국과학기술연구원신희섭박사님께도심심한감사의말씀을드립니다 생명공학정책연구센터장현병환

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5 목 차 1. 기술개요 1 가. 정의및특징 1 나. 관련질환발병율및미래전망 2 다. 연구영역및기술분야 4 2. 서지분석 6 가. 특허분석 6 1) 해외특허로살펴본뇌연구세계동향 7 2) 해외에출원된특허로살펴본뇌연구국내동향 10 3) 한국특허청에출원된특허로살펴본뇌연구국내동향 12 나. 논문분석 14 1) 논문으로살펴본뇌연구세계동향 14 2) 논문으로살펴본뇌연구국내동향 16 다. 시장성분석 관련산업동향 기술개발동향 23 가. 세계동향 23 1) 총괄국외기술발전도 23 2) 국제적컨소시움 24 3) 주요국연구개발및정책동향 25 가 ) 미국 25 나 ) 일본 27 - i -

6 다 ) EU 28 나 ) 중국 30 4) 주요연구자및연구성과 32 5) 관련주요기업및동향 34 나. 국내동향 36 1) 총괄국내기술발전도 36 2) 정부투자및관련수행과제 37 3) 국내주요연구자및연구성과 39 가 ) 학계 39 나 ) 연구계 41 다 ) 산업계 41 4) 관련국내학회및연구소 연구센터현황 국내외기술수준비교 46 가. 기술수준비교 46 나. S WOT 분석 기대효과및시사점 47 가. 기술적및경제 산업적효과 47 나. 시사점및대응방향 참고문헌 48 별첨 1. 뇌연구및활용기술분야특허분석 별첨 2. 뇌연구및활용기술분야논문분석 - ii -

7 표목차 [ 표 1] 2005년 7개주요제약시장 ( 미국, 일본, 프랑스, 독일, 이탈리아, 스페인, 영국 ) 에서의뇌질환및신경질환발생건수 2 [ 표 2] 일본이화학연구소 BSI의연구영역 4 [ 표 3] 국내제1차뇌연구촉진기본계획 ( ) 상의연구영역및중점분야 5 [ 표 4] 해외및국내특허검색을위한검색식및검색결과 6 [ 표 5] 우선권주장국가로살펴본뇌연구관련주요국가 8 [ 표 6] 뇌연구관련세계주요출원기관 9 [ 표 7] 뇌연구관련국내주요출원기관 10 [ 표 8] 뇌연구관련국내주요발명자 11 [ 표 9] 한국특허청에출원된뇌연구관련주요출원기관 13 [ 표 10] 한국특허청에출원된뇌연구관련주요발명인 13 [ 표 11] 뇌연구관련논문주요저자 15 [ 표 12] 우리나라뇌연구관련논문주요저자 17 [ 표 13] 뇌 신경질환별세계시장현황 ( 년 ) 18 [ 표 14] 뇌 신경질환별세계시장전망 ( 2010년 ) 19 [ 표 15] 세계지역별 EEG/EMG/ 뇌기능모니터링시장현황및전망 ( 2010년) 20 [ 표 16] 뇌 신경질환관련톱 10 회사의판매액 ( 년 ) 21 [ 표 17] 주요제약회사의치료범위별 R&D 프로젝트포트폴리오 (2001 년 ) 22 [ 표 18] 뇌연구관련국제공동연구컨소시움 24 [ 표 19] NIH 뇌연구투자금액 (2003년 ) 26 [ 표 20] 일본의뇌연구분야 27 [ 표 21] 뇌연구관련주요국국가연구소현황 31 [ 표 22] 뇌 신경질환관련톱 20 회사의판매액 ( 년 ) 35 [ 표 23] ʻ제1차뇌연구촉진기본계획 (ʼ98 ʼ07)ʼ 단계별 부처별투자현황 37 - iii -

8 [ 표 24] 뇌연구관련주요국가연구개발사업 38 [ 표 25] 뇌연구관련국내기업현황 42 [ 표 26] 뇌연구및신경과학관련국내학회현황 43 [ 표 27] 뇌연구및신경과학관련국내연구센터 연구소현황 44 [ 표 28] 뇌연구관련국내기술수준 46 [ 표 29] 우리나라뇌연구관련 SWOT 분석 46 - iv -

9 그림목차 [ 그림 1] Broadening the NIH Vision 1 [ 그림 2] 2001년뇌 신경관련주요질환별시장의상대적매력도및상대적시장기회위치 3 [ 그림 3] 뇌연구관련해외특허연도별출원및등록현황 7 [ 그림 4] 뇌연구관련해외특허등고선 8 [ 그림 5] 뇌연구관련최다인용해외특허 9 [ 그림 6] 우리나라의뇌연구관련특허연도별출원및등록현황 10 [ 그림 7] 우리나라뇌연구관련최다인용특허 11 [ 그림 8] 한국특허청에출원된뇌연구관련특허연도별출원및등록현황 12 [ 그림 9] 한국특허청에출원된뇌연구관련주요우선권주장국가 13 [ 그림 10] 뇌연구관련논문연도별발표현황 14 [ 그림 11] 뇌연구관련최다인용논문 15 [ 그림 12] 우리나라뇌연구관련논문연도별발표현황 16 [ 그림 13] 우리나라뇌연구관련최다인용논문 17 [ 그림 14] 뇌 신경질환별세계시장현황 ( 년 ) 18 [ 그림 15] 뇌 신경질환별세계시장점유율전망 (2010년 ) 19 [ 그림 16] 세계지역별 EEG/EMG/ 뇌기능모니터링시장현황및전망 ( 2010 년 ) 20 [ 그림 17] 뇌 신경질환관련톱 10 회사의판매액 ( 년 ) 21 [ 그림 18] 주요제약회사의치료범위별 R&D 프로젝트포트폴리오 (2001년) 22 - v -

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11 1. 기술개요 1 1. 기술개요 뇌질환및신경질환원인규명과치료에응용될수있는신경네트워크촬영기술인확산분광영상기술 (Diffusion Tensor Imaging * ) 과빛스위치를이용한신경제어기술 (Neuron Control * ) 이 10 대미래유망기술로선정되는등산업화 고령화환경에서뇌연구및관련기술개발에대한요구가증대되고있으며관련산업또한크게성장할것으로전망 * MIT 에서선정한 10 대미래유망기술 (Technology Review, 06/ 07) 가. 정의및특징 뇌과학은뇌의신경생물학적구조와기능규명으로인지, 사고, 언어및행동등의고등신경정신활동에대한포괄적이해를통한인간의정체성과본질을밝히는연구분야로이를바탕으로뇌 신경질환의예방및치료기술을개발 뇌연구는아직미지의영역으로인간의본질을규명하는원천지식의보고서로서 21세기중 후반뇌중심의융합기술로패러다임이변화할것으로전망 IT기술 (20 세기후반 ) BT/NT 기술 (21 세기초 중반 ) 뇌중심의융합기술 (21세기중 후반 ) 로패러다임변화 Kluwer Academic Publishers, "Converging Technologies for Improving Human Performance: Nanotechnology, Biotechnology, Information Technology and Cognitive Science" (2004.3) NIH 에서는 2006 년뇌연구로비전을확장하여 ʻNeuroscience Blueprint' 를중심으로신경과학연구사업에중점 [ 그림 1] Broadening the NIH Vision 참고자료 : NIH, NIH at the Crossroads: Strategies for the Future (2006)

12 2 뇌연구및활용기술 나. 관련질환발병율및미래전망 2005년 7개주요제약시장에서전체 20% 에달하는인구가뇌질환및신경질환을겪고있음 지난 50년간수명이연장되면서노화관련뇌질환및신경질환이늘고있으며전세계인구 5명중 1명이상이스트레스와우울증으로고통받고있음 2005년주요 7개국에서파킨슨씨씨병이 190 만명으로가장발병율이낮으나통증은가장많이발생하여 2005년 1억 9,620만명으로 27.1% 의인구에해당 알츠하이머병을비롯한치매환자수는전세계적으로 2,933 만명이며의료비용은 300조원으로추정되나, 베이비붐세대가 60 70세에접근함에따라증가할것으로예상 정신분열증은 840만명으로 1.2% 의적은발병율을보이고있으나개인삶의질과사회에미치는영향은매우큼 [ 표 1] 2005 년 7 개주요제약시장 ( 미국, 일본, 프랑스, 독일, 이탈리아, 스페인, 영국 ) 에서의뇌질환및신경질환발생건수 질병발생건수 ( 천명 ) 발병율 (%) 알츠하이머병 (Alzheimer's disease) 13, % 우울증 (Depression/Anxiety) 89, % 간질 (Epilepsy) 6, % 편두통 (Migraine) 79, % 통증 (Pain) 196, % 파킨슨씨씨병 (Parkinson's disease) 1, % 정신분열증 (Schizophrenia) 8, % 참고자료 : Business Insights, CNS Disorders - Current market landscape & dynamics (2007.4) 1950 년대이후로뇌 신경질환에대한이해와이들의치료를위해많은연구가이루어지고있지만아직뚜렷한치료방법이없어질병을근본적으로치료및예방하는혁신적인기술 의약품에대한미래수요는급증할전망 고령복지사회진입에따라뇌질환예방및치료, 뇌신경생물, 뇌인지기반뇌기능향진, 인공지능등연구및개발의필요성증대 기술동향

13 1. 기술개요 년 Datamonitor 자료에의하면뇌 신경관련질환에대한미래전망을살펴볼수있음 파킨슨씨병의경우, 기대치가높게평가되어있는상황으로제너릭의약품의치열한경쟁과상대적으로낮은유병율로앞으로환자에대한경쟁이더치열해질것으로예상 항우울제시장은루게릭병이나다발성경화증과비교하여상대적으로시급성이낮음에도불구하고블록버스터급항우울제의성공은회사들에게놓치기어려운매력요소로작용하고있어회사들간의경쟁이더욱치열해져곧블록버스터급항우울제시대의끝을예고하고있음 [ 그림 2] 2001 년뇌 신경관련주요질환별시장의상대적매력도및상대적시장기회위치 상대적매력도는질환별로개발중인물질의수를비교하여측정 AD, Alzheimer's Disease( 알츠하이머병 ); ADHD, Attention Deficit Hyperactivity Disorder( 주의력결핍과다행동장애 ); ALS, Amyotrophic Lateral Sclerosis( 루게릭병 ); MS, Multiple Sclerosis( 다발성경화증 ); PD, Parkinson's Disease( 파킨슨씨병 ); RLS, Restless Legs Syndrom( 하지불안증후군 ) 참고자료 : Datamonitor, Strategic Perspectives 2001: CNS Market and Pipeline Overview ( )

14 4 뇌연구및활용기술 다. 연구영역및기술분류 뇌연구의영역과기술분류를객관적으로구분한자료는없으나뇌연구및기술개발관련국내외프로젝트와연구소에서다루는영역및분류를검토하여정리하였음 미국국립보건원 (NIH) 신경과학연구청사진프로젝트 (Blueprint for Neuroscience Research) 의연구영역 뇌연구영역을신경퇴화 (Neurodegeneration), 신경발생 (Neurodevelopment), 신경가소성 (Neuroplasticity) 으로구분하여연구를수행 뇌연구를지원하는자원분야는동물모델, 영상기술, 신경정보학 생물정보학, 핵심설비, 세포 조직 DNA, 유전자및단백질발현, 교육및훈련으로분류하여지원 일본이화학연구소 (RIKEN) 내뇌과학연구소 (Brain Science Institute) 의연구영역 뇌연구영역을뇌의이해, 뇌의보호, 뇌의창조, 뇌의양육그리고고도기술개발그룹으로나누어연구및기술개발을진행중 [ 표 2] 일본이화학연구소 BSI 의연구영역 연구영역영역설명관련연구그룹및연구실 뇌의이해 (Understanding the Brain) 뇌의보호 (Protecting the Brain) 뇌의창조 (Creating the Brain) 뇌의양육 (Nurturing the Brain) 고도기술개발그룹 (Advanced Technology Development Group) 뇌의기능및정보처리시스템에관한기초연구를통한뇌의이해 신경및정신질환의원인과뇌세포기능, 정보전달의생화학적기작을연구하여질환치료및예방에기여 신경네트워크의구조적 기능적원리및인간의뇌에특징적인신경시스템을이해하여진보된컴퓨터및통신시스템을개발하고지식과감정을소유한컴퓨터와로봇개발에이용적합한뇌기능개발은현대사회에서주요한관심사중하나로서뇌개발에필요한원리및기작을밝혀서인간의마음과정신개발에응용 뇌연구영역이복잡다양해지면서연구수행에필요한툴개발이필요함. 이러한요구에부응하여새로운기술을개발 신경회로메커니즘연구그룹인지뇌과학연구그룹 RIKEN-MIT 신경과학연구그룹분자신경병리연구그룹노화및정신의학연구그룹신경발달및재생연구그룹 컴퓨터신경과학연구그룹뇌형연산연구그룹 뇌개발연구그룹임계기메카니즘연구그룹지적뇌기능연구그룹 뇌구조연구실행동유전학연구실세포배양개발연구실세포기능역학연구실신경정보학연구실 기술동향

15 1. 기술개요 5 국내제 1 차뇌연구촉진기본계획 ( ) 상의연구영역및중점분야 국내뇌연구기본계획에서는연구영역을뇌의신경생물학적이해, 뇌질환예방및극복그리고뇌정보처리, 이해및응용으로구분하여연구개발을진행중 [ 표 3] 국내제 1 차뇌연구촉진기본계획 ( ) 상의연구영역및중점분야 구분중점 R&D 분야핵심연구개발과제 뇌의신경생물학적이해 뇌질환예방및극복 뇌기능연구를위한기반기술개발 뇌기능가소성 (Plasticity) 이해 신경시스템구조와고등신경기능이해 뇌기능유전체및단백질체연구를통한뇌기능향상 (Smart Brain) 뇌신경질환의기전규명및진단연구 신경세포재생및기능증진 뇌질환예방및치료제개발 신경줄기세포연구 신경세포발생, 분화및사멸메카니즘 생체내이미징 : 신경조직의나노미터단위실시간측정법등 학습과기억의신경생물학적메카니즘규명등 감각 - 운동, 행동조절통합계의생물학적분석등 뇌의각영역에서발현되는유전자및단백질의발굴과기능규명등 뇌신경질환의병인기전규명연구 뇌신경질환의검색, 진단기술개발등 손상된뇌의신경세포재생및제어기술연구등 뇌신경질환예방약및진단기술개발 뇌신경질환치료기술개발등 신경줄기세포의분화과정연구 분화된신경세포의이식술개발등 뇌신호측정및분석기술연구 뇌신호의인지신경과학적측정기술개발등 뇌정보처리이해및응용 뇌정보처리에기반한인공청각시스템개발 뇌의학습 / 기억 / 추론 / 언어기능이해및구현 행동의뇌정보처리적이해및구현 뇌기능모방멀티미디어처리기술개발및 ʻ 디지털브레인 개발 인간청각계신호처리메카니즘의이해및모델링연구등 학습 / 기억유형별정보처리원리규명및모델링등 신경계의통신및제어기전 계획모형및구현등 오감을이용한인간기능시스템 ( 디지털브레인 ) 개발등 뇌기능모듈통합기술개발

16 6 뇌연구및활용기술 2. 서지분석 가. 특허분석 뇌연구관련특허분석은뇌및신경과학전체분야를대상으로수행하였으며생물학적기초뇌연구, 뇌의이해그리고이를활용한응용기술을포함하고자하였음. 전자회로망및이를이용한연산 제어장치관련특허들은생물학적연구결과및응용기술에서벗어난것으로판단하여본분석대상에서제외하고자하였으며일부뇌파조율기구및뇌학습프로그램, 보조도구관련내용을포함한특허또한제외함 [ 표 4] 해외및국내특허검색을위한검색식및검색결과 해외특허 국내특허 영문검색식검색결과패밀리특허 * 제거후 Brain or neur* or nerv* or cerebr* or forebrain or midbrain or spine or hypothala* or thalam* or GABA or NMDA or axon or dendrite or cerebel* or hippocam* or synap* or glia* or cogniti* or dopam* 노이즈특허제거후 19,466 9,622 8,492 노이즈특허제거기준 : 인간의뇌신경세포와그결합구조를모방하여만든전자회로망및신경회로관련특허와이를이용한연산장치및제어장치관련특허는뇌연구범주를벗어난것으로간주하여제거함 ( 비포함관련키워드 : soldering or "neural network" or "neural networks" or self-learning or "neural circuit" or "neuro circuit" or "neuro network") 한글검색식검색결과노이즈특허제거후 뇌 or 신경 * or 뇌혈관 or 뇌혈류 or 전뇌 or 중뇌 or 척수 or 시상하부 or 시상 or GABA or NMDA or 축색 or 수상돌기 or 수지상돌기 or 해마 or 시냅스 or 정신 or 도파민 1, 노이즈특허제거기준 : 인간의뇌신경세포와그결합구조를모방하여만든전자회로망및신경회로관련특허와이를이용한연산장치및제어장치관련특허는뇌연구범주를벗어난것으로간주하여제거함 ( 비포함관련키워드 : 신경회로 or 신경회로망 or 신경회로 or 신경회로망 or 식기세척기 or 세척수 or 인공신경망 or 신경망 or 냉각 or 공조 or 용강온도 ) 검색 DB 검색기간검색범위검색도메인 공통사항 위즈도메인 Focust 공개년월일기준 ~ Title AND Abstract ( 모두포함인경우 ) 미국 / 유럽공개및등록, PCT/ 일본영문공개 * 패밀리특허란동일한내용의특허가미국, 유럽, PCT 등다국가로출원된경우를말하는것으로본특허분석에서는미국등록, 유럽등록, 미국출원, 유럽출원, PCT, 일본영문특허의우선순위로한개의특허만남기고나머지특허는제외한후분석을수행함 기술동향

17 2. 서지분석 7 1) 해외특허로살펴본뇌연구세계동향 뇌연구및이를활용한응용기술관련특허는분석기간인 1990 년대중반에도연간 300편이상의특허가출원및등록되는상황 뇌연구는연구역사및연구기간이비교적오래된분야이나 2000 년대에접어들면서뇌연구를위한새로운접근방법및영상기술들이발전하면서관련특허의출현건수가빠르게증가하고있는상황임 (1995년 348편 2006년 1,378편 ) [ 그림 3] 뇌연구관련해외특허연도별출원및등록현황 Total 8, Number of Patents Publication Year * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보일수있음 * 특허공개는통상 18개월이소요되어최근 2~3년감소추세보임특허분석의자세한내용은별첨1 참조 특허등고선을통해서뇌연구관련주요연구분야와기술분야들이드러남 뇌연구및이를활용한의료기술로서뇌로의약물전달방법, 중추신경계질환치료제및치료기술, 퇴행성신경질환에효능을보이는화합물및치료제관련기술에대한개발이활발히진행되는상황 줄기세포를활용한신경줄기세포배양방법, 신경재생세포치료방법, 신경재생유전자에대한특허들이군집을이루고있는것으로관찰됨

18 8 뇌연구및활용기술 신경전달시스템에서의도파민수용체등신경전달체기능조절및인체삽입형뇌전기자극시스템에대한기술개발도상당수존재함 [ 그림 4] 뇌연구관련해외특허등고선 뇌로의약물전달방법신경병증성통증치료제 인체삽입형뇌전기자극시스템 중추신경계질환치료제및치료기술 알츠하이머등퇴행성신경질환에효능보이는화합물 / 치료제 / 진단제 신경줄기세포배양방법신경재생세포치료방법신경재생유전자 도파민수용체등신경전달체기능조절화합물 대한민국은세계에서 6번째로뇌연구관련특허를보유한국가로 89건의관련해외특허를보유하고있음 전세계적으로정량적측면에서미국이 50% 이상의뇌연구관련특허를보유하고있으며일본이 17% 의특허를점유하고있음 그뒤로영국, 독일, 프랑스등순으로뇌연구관련특허를보유하고있음 [ 표 5] 우선권주장국가로살펴본뇌연구관련주요국가 특허특허순위출원국가순위출원국가건수건수 1 미국 4,876 5 프랑스 일본 1,476 6 대한민국 89 3 영국 이탈리아 87 4 독일 덴마크 78 우선권주장국가란우선권을가지는특허가출원된국가로서대다수출원인혹은주발명인의자국에출원된특허를우선권으로지정함 * 우선권주장국각가 EP 혹은 WO로표기된경우는제외함, EP 및 WO는우선권주장대상특허가다국적연합특허기구인 EP( 유럽특허청 ) 혹은 WO( 세계특허청 ) 에출원된특허를말함 기술동향

19 2. 서지분석 9 뇌연구및뇌 신경질환관련특허를가장많이보유한출원기관은머크사, 화이자등제약기업들로뇌 신경질환치료제및의료기술관련특허들을상당수보유함 제약회사들의뇌연구및뇌 신경질환관련기술개발노력이주목되는가운데캘리포니아대학과존스홉킨스대학등의뇌연구도활발히이루어지고있음 [ 표 6] 뇌연구관련세계주요출원기관 순위 출원기관 특허건수순위출원기관 특허건수 1 MERCK & CO. INC BAYER AG 56 2 PFIZER INC WARNER-LAMBERT CO 54 3 UNIVERSITY OF CALIFORNIA ABBOTT LABORATORIES 51 4 NEUROGEN CORP 77 9 JOHNS HOPKINS UNIVERSITY 47 4 MEDTRONIC INC SMITHKLINE BEECHAM CORP 41 피인용이많이된뇌연구관련주요특허들은뇌 신경질환치료방법에관한내용들임 신경줄기세포의배양방법과중추신경시스템성체및배아줄기세포유래신경세포배양및분화와관련된줄기세포의뇌연구및뇌 신경질환치료기술에대한특허들이많이인용되고있음 [ 그림 5] 뇌연구관련최다인용해외특허 Brain resuscitation and organ preservation device and method for performing the same System for treatment of neurological disorders 150 In vitro growth and proliferation of genetically modified multipotent neural stem cells and their progeny 113 Treatment of autonomic nerve dysfunction with botulinum toxin Isolation propagation and directed differentiation of stem cells from embryonic and adult central nervous system of mammals 0 LIFE RESUSCI NEUROPACE INC NEUROSPHERES CNS STEM CELL SINAI SCHOOL TECH HOLDINGS TECH MEDICINE * 피인용회수조회 : 기준, 일부외과적뇌수술기술및기기에관한특허는제외함

20 10 뇌연구및활용기술 2) 해외에출원된특허로살펴본뇌연구국내동향 국내의뇌연구및이를활용한응용기술관련특허는 2000 년대이후관련특허의출원및등록속도가빠르게증가하고있음 국내관련특허는 89건으로양적으로는 6번째로많은특허를보유하고있음 [ 그림 6] 우리나라의뇌연구관련특허연도별출원및등록현황 20 Total 89 Number of Patents Publication Year * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보임특허분석의자세한내용은별첨 1 참조, Priority country 가한국인특허만을대상으로분석 국내에서뇌연구및뇌 신경질환관련특허를상대적으로많이보유한기관은없으며주요출원기관들이 2~3 편의특허를보유 뇌질환치료제전문개발회사인뉴로텍을비롯한유진바이오, 디지털바이오텍등바이오벤처와 KRICT, KIST, KRIBB 등출연연및 KAIST, 경희대, 서울대등대학에서관련기술개발을진행중 [ 표 7] 뇌연구관련국내주요출원기관 출원기관 특허건수 출원기관 특허건수 NEUROTECH CO 3 KRIBB 2 KRICT 3 KYUNG HEE UNIVERSITY 2 KIST 3 DIGITAL BIOTECH CO 2 EUGENEBIO INC 2 SEOUL NATIONAL UNIVERSITY 2 KAIST 2 * 2건이상의특허를보유한출원기관을대상으로정리 기술동향

21 2. 서지분석 11 국내뇌연구관련특허의주요발명인들은기업, 대학, 연구기관등다양한출원기관에소속된발명자들이활동 NEUROTECH 의 GWAG, BYOUNG-JOO 발명자가 4건의관련특허를보유하고있음 주발명자 ( 소속 ) [ 표 8] 뇌연구관련국내주요발명자 특허건수 주발명자 ( 소속 ) GWAG, BYOUNG-JOO(Neurotech) 4 SHIN, IN-JAE(Yonsei University) 2 KIM, SUNG JIN(Unassigned) 2 RYU, CHANG SU(Ilsung Pharm & Digital Biotech) 2 JAHNG, TAE-AHN(Unassigned) 2 KOH, HUN YEONG(KIST) 2 KIM, SUN-YEOU(Unassigned) 2 CHOI, GIL-WOON(Unassigned) 2 * 일부뇌파조율기구및뇌학습프로그램관련특허를보유한주발명자는주요발명인에서제외함 특허건수 한국의뇌연구관련특허중화학연구원에서 1999년등록한특허는 NMDA 수용체길항제로서역할하는퀴놀론유도체관련내용으로 4회피인용됨 이외에도뉴로테크및개인발명자들의뇌 신경질환에치료및예방효능을지닌화합물및천연추출물관련특허들이있음 2 [ 그림 7] 우리나라뇌연구관련최다인용특허 Quinolinic sulfide derivatives acting as NMDA receptor antagonists and process for preparation thereof 6 COMPOUNDS, COMPOSITIONS AND METHODS FOR PREVENTING NEURODEGENERATION IN 4 ACUTE AND CHRONIC INJURIES IN THE CENTRAL 4 NERVOUS SYSTEM 3 Composition for inhibiting glutamatemediated neurotoxicity comprising ginsenoside Rg3 or ginsenoside Rh2 1 1 Backward Citation: KRICT NEUROTECH CO RHIM, HYEWHON KIM, HO CHEOL Extract from scutellariae radix having neuroprotective effects and pharmaceutical preparations containing the same * 피인용회수조회 : 기준, 일부뇌파조율기구및뇌학습프로그램관한특허는제외함

22 12 뇌연구및활용기술 3) 한국특허청에출원된특허로살펴본뇌연구국내동향 한국특허청에출원및등록된뇌연구및뇌 신경질환관련특허는총 920건으로 2000년대초반이후증가추세를보이고있음 분석시작기간인 1995년에도관련특허는존재하여해외출원기관의국내진입을예상할수있음 [ 그림 8] 한국특허청에출원된뇌연구관련특허연도별출원및등록현황 Total Number of Patents Publication Year * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보임특허분석의자세한내용은별첨 1 참조, 한국특허청에출원및등록된특허를대상으로분석 우선권주장국가로살펴본국내뇌연구기술보유주요국가는미국 (339건, 37% 차지 ) 과한국 (277건, 30% 차지 ) 임 그뒤로일본, 영국, 독일을우선권으로하는해외의특허들이진입해있음 뇌연구및뇌 신경질환관련하여해외의제약기업들이다수의특허를보유하여국내에진입한상황이며국내대학및연구원을중심으로특허활동을하고있음 국내에진입한주요출원기관으로는화이자사, 로슈사, 워너-램버트사등해외의제약업체들이주요출원기관 1, 2, 3위를차지하며국내에진입한상황 국내에서는경희대학교, 뉴로테크, 한국과학기술원, 서울대학교, 화학연구원등대학, 바이오벤처및연구기관이뇌연구및뇌질환치료제관련기술및특허를보유하고있음 기술동향

23 2. 서지분석 13 [ 그림 9] 한국특허청에출원된뇌연구관련주요우선권주장국가 60 US KR JP Number of Patents GB DE EP FR IT DK SE Publication Year 우선권주장국가란우선권을가지는특허가출원된국가로서대다수출원인혹은주발명인의자국에출원된특허를우선권으로지정함 * 우선권주장국가가 EP로표기된경우, 우선권주장대상특허가다국적연합특허기구인 EP( 유럽특허청 ) 에출원된특허를말함 [ 표 9] 한국특허청에출원된뇌연구관련주요출원기관 순위출원기관특허건수순위출원기관특허건수 1 화이자인코포레이티드 27 5 한국과학기술연구원 10 2 에프. 호프만 - 라로슈 21 5 김호철 10 3 워너 - 램버트캄파니 17 8 뉴로젠 9 4 경희대학교 16 8 서울대학교 9 5 뉴로테크 오르토 - 맥네일파마슈티칼 8 * 10 위권은특허의수가같은경우, 같은수의특허를보유한출원기관을모두표기하지않음. 한국특허청에출원및등록된뇌연구관련특허의주요발명자는경희대소속김호철발명자가뇌질환예방및치료에효능을보이는천연추출물과관련하여 17편의특허를보유 [ 표 10] 한국특허청에출원된뇌연구관련주요발명인 순위발명인특허건수순위발명인특허건수 1 김호철 17 6 최병길 5 2 김선여 10 7 이명구 4 3 박노상 7 7 알라닌알렉산더 4 3 곽병주 7 7 김현수 4 5 김영중 6 7 김정애 4 * 7 위권은특허의수가같은경우, 같은수의특허를보유한출원기관을모두표기하지않음.

24 14 뇌연구및활용기술 나. 논문분석 1) 논문으로살펴본뇌연구세계동향 뇌연구관련논문은이미 1995년부터연간 30,000건이상이발표되어조사기간동안총 40만건에달하는논문이발표됨 뇌연구는비교적연구역사및연구기간이오래된분야로 1990 년대중반에도많은논문이발표되었으나 2000 년대초반이후뇌연구를위한새로운접근방법및영상기술들이발전하면서관련논문의발표건수가증가하고있는추세임!! 뇌연구는전세계적으로연구역사가매우오래된분야이나아직규명해야하는부분이많은미지의분야이며뇌 신경질환과관련하여개발되어야하는의료기술및치료제들이많은분야임 [ 그림 10] 뇌연구관련논문연도별발표현황 Total 399,136 Number of Papers Publication Year 논문검색 DB: Elsevier B.V. 출판사의 Scopus, 검색키워드 : brain OR neur* OR nerv* OR cerebr* OR forebrain OR midbrain OR spine OR hypothala* OR thalam* OR gaba OR nmda OR axon OR dendrite OR cerebel* OR hippocam* OR synap* OR glia* OR cogniti* OR dopam*, 검색분야 : Life Sciences, Health Sciences, Physical Sciences, 검색범위 : Title and Abstract( 모두포함인경우 ), 문서형태 : Article, 검색기간 : ~ , 별도의노이즈제거없이논문분석을수행함 * 논문분석의자세한내용은별첨 2 참조 뇌연구관련논문들은주로뇌 신경과학전문저널에발표되고있으며의약및신경과학분야로발표되고있음 뇌 신경과학전문저널인, Brain Research(IF 2.341), Journal of Neuroscience (IF 7.453), Neuroscience Letters(IF 2.092) 등에발표되는현황 기술동향

25 2. 서지분석 15 이외에도 Neuron(IF ), Journal of Neurochemistry(IF 4.260) 등이있음 뇌연구의결과가의약분야에널리활용되는만큼의약 (Medicine) 분야와신경과학 (Neuroscience) 분야로연구되고있음 뇌연구관련논문을가장많이발표한저자는미국존스홉킨스의대신경과학과의 Mattson, M.P. 뇌연구관련논문은의과대학혹은연구기관을중심으로연구개발이활발히수행되고있으며미국과유럽의대학및연구소소속의연구자들이주요저자로활동하고있음 [ 표 11] 뇌연구관련논문주요저자 순위저자논문편수순위저자논문편수 1 Mattson, M.P Chopp, M Bernardi, G Lubec, G Trojanowski, J.Q Masliah, E Schachner, M Fuxe, K Hokfelt, T Sudhof, T.C. 153 [ 그림 11] 뇌연구관련최다인용논문 Burn, P Flier, JS Greenberg, ME Gage, FH Masliah, E * 피인용회수조회 : 기준, 교신저자를중심으로표기함

26 16 뇌연구및활용기술 2) 논문으로살펴본뇌연구국내동향 우리나라의뇌연구관련연구활동은조사시작시기인 1990년대중반부터지속적으로논문발표가빠르게증가하고있음 우리나라저자가참여하여발표한논문은 1995년부터최근까지총 5,988건으로 2006 년한해에 900 건에달하는논문을발표함!! 뇌연구관련논문발표에대한세계추세와비교하여국내발표추세는매우빠르게증가하고있는현황임 [ 그림 12] 우리나라뇌연구관련논문연도별발표현황 900 Total 5,988 Number of Papers Publication Year 논문검색 DB: Elsevier B.V. 출판사의 Scopus, 검색키워드 : brain OR neur* OR nerv* OR cerebr* OR forebrain OR midbrain OR spine OR hypothala* OR thalam* OR gaba OR nmda OR axon OR dendrite OR cerebel* OR hippocam* OR synap* OR glia* OR cogniti* OR dopam*, 검색분야 : Life Sciences, Health Sciences, Physical Sciences, 검색범위 : Title and Abstract( 모두포함인경우 ), 문서형태 : Article, 검색기간 : ~ , 별도의노이즈제거없이논문분석을수행함 * 1. 논문분석의자세한내용은별첨2 참조 * 2. Affiliation 이한국으로나타낸논문만을대상으로분석 우리나라의뇌연구관련논문들이발표되는주요저널들은뇌 신경과학전문저널인 Neuroscience Letters 및 Brain Research 등으로게재되고있는현황 이외에 Journal of Neuroscience 및 Journal of Neurochemistry 등에게재 우리나라의뇌연구관련논문들은신경과학 (Neuroscience) 및의약 (Medicine) 분야로많은연구개발이진행되고있으며그뒤로생화학, 유전학그리고분자생물학 (Biochemistry, Genetics and Molecular Biology) 영역으로연구되고있음 기술동향

27 2. 서지분석 17 우리나라에서뇌연구관련논문을가장많이발표한저자는한림의대강태천교수 한림의대를비롯한의과대학에소속된저자들이국내뇌연구관련논문발표를주도하고있은것으로보임 [ 표 12] 우리나라뇌연구관련논문주요저자순위저자소속기관논문편수 1 Kang, T.C. Dpt. of Anatomy, College of Medicine, Hallym University Won, M.H. Dpt. of Anatomy, College of Medicine, Hallym University Kim, Y.S. Inst Environ & Life Sci, College of Medicine, Hallym University 93 4 Hwang, I.K. Dpt. of Anatomy, College of Medicine, Hallym University 75 5 Lee, S.H. Dpt. Biochemistry, College of Medicine, Hanyang University 74 6 Choi, S.Y. Dpt. Biochemistry, University of Ulsan, College of Medicine 67 7 Kim, C.J. Dpt. Physiology, Kyung Hee University College of Medicine 62 8 Lee, Y.S. Institute of Mental Health, Hanyang University 60 9 Chun, M.H. Dep of Anatomy, Catholic University Medical College 57 9 Kim, S.U. Brain Disease Research Center, Ajou University 57 * 이니셜이같은다른저자의논문이포함될수있으며같은논문의공저자들이포함될수있음, 저자의최근 소속을기준으로표기함 우리나라에서뇌연구관련논문중피인용이많이된주요논문들은국내의과대학에서발표한논문들로뇌기능이해및뇌 신경질환원인규명에관한논문들임 [ 그림 13] 우리나라뇌연구관련최다인용논문 울산의대 포항공대 경희의대 300 포항공대 Jae- Young Koh Hee-Sup Shin Min, BI Hee-Sup Shin Uhtaek Oh 서울대 * 피인용회수조회 : 기준, 교신저자혹은제1저자가한국인인논문을중심으로선별하였으며논문상의소속을표기함

28 18 뇌연구및활용기술 다. 시장성분석 관련산업동향 뇌 신경질환관련의약품세계시장은 2005년 923억달러규모를형성 뇌 신경관련질환카테고리중 2004 년과 2005 년가장큰시장을형성하는분야는항우울제및안정제로 200 억달러의시장규모보임 년사이가장증가율이높은시장은알츠하이머병에대한시장으로 34.5% 의연평균성장률로성장 [ 그림 14] 뇌 신경질환별세계시장현황 ( 년 ) 시장규모 ( 백만달러 ) 25,000 20,000 15,000 10,000 5, 년 2005 년 0 알츠하이머 우울증 간질 편두통 통증 질환카테고리 파킨슨 정신분열증 기타 [ 표 13] 뇌 신경질환별세계시장현황 ( 년 ) [ 단위 : 백만달러 ] 질병 2004년 2005년 Growth CAGR 년 년 알츠하이머 (Alzheimer's) 3,275 3, % 34.5% 우울증 (Depression/Anxiety) 20,311 19, % 5.5% 간질 (Epilepsy) 11,418 11, % 17.6% 편두통 (Migraine) 3,052 3, % 7.6% 통증 (Pain) 15,896 16, % 10.9% 파킨슨씨 (Parkinson's) 2,504 2, % 12.9% 정신분열증 (Schizophrenia) 14,477 16, % 19.5% 기타 16,606 18, % 13.9% 총합계 87,539 92, % 12.8% 참고자료 : Business Insights, CNS Disorders - Current market landscape & dynamics (2007.4) CAGR: Compound Annual Growth Rate, 누적연평균성장률 기술동향

29 2. 서지분석 년뇌 신경질환관련의약품세계시장은 1,000억달러를넘어설전망 2004년가장큰시장을형성한항우울제및안정제시장은 2010 년에는정신분열증, 통증관련시장에이어 3번째규모의시장을보일것으로예측 알츠하이머와정신분열증관련의약품시장이각각연평균성장률 15.8% 와 8.2% 로비교적빠른성장세를나타낼것으로예측 현재까지주요뇌 신경질환으로구분되지못한기타질환에대한시장성장이비교적큰것으로보아기타질환에대한의약품개발이활발할것으로예상 [ 그림 15] 뇌 신경질환별세계시장점유율전망 (2010 년 ) 기타, , 22% 알츠하이머, 6,564, 7% 우울증, 15,768, 16% 정신분열증, 21,839, 21% 간질, 13,176, 13% 편두통, 2,531, 3% 파킨슨, 2,350, 2% 통증, 16,200, 16% [ 표 14] 뇌 신경질환별세계시장전망 ( 2010 년 ) [ 단위 : 백만달러 ] 질병 2004년 2006년 2008년 2010년 CAGR 년 알츠하이머 (Alzheimer's) 2,719 4,483 5,848 6, 우울증 (Depression/Anxiety) 17,861 17,821 17,381 15, 간질 (Epilepsy) 10,398 13,165 15,208 13, 편두통 (Migraine) 2,712 2,687 2,497 2, 통증 (Pain) 13,852 15,209 15,470 16, 파킨슨씨 (Parkinson's) 2,137 2,463 2,504 2, 정신분열증 (Schizophrenia) 12,476 16,219 19,469 21, 기타 14,951 17,844 20,277 22, 총합계 77,106 89,892 98, , 참고자료 : Business Insights, The CNS Market Outlook to Healthcare ( ) CAGR: Compound Annual Growth Rate, 누적연평균성장률

30 20 뇌연구및활용기술 2010 년 EEG/EMG/ 뇌기능모니터링관련세계시장은연평균성장률 7.7% 로 10억달러를넘어설전망 2010 년 1,000 억달러인뇌 신경질환관련의약품시장과비교하여 EEG/EMG/ 뇌기능모니터링관련시장은 1/100 수준 가장큰시장을형성하는지역은유럽, 미국, 일본순으로이지역의시장점유율은세계시장의 85% 를차지 아시아-태평양시장은유럽과미국에비교하여작은시장이지만연평균 8.71% 의성장률로가장빠르게성장하여 2010 년 8,600 만달러를형성할것으로예상 [ 그림 16] 세계지역별 EEG/EMG/ 뇌기능모니터링시장현황및전망 ( 2010 년 ) 시장규모 ( 백만 미국일본아시아-태평양 캐나다유럽라틴아메리카 년 2004년 2006년 2008년 2010년 년도 [ 표 15] 세계지역별 EEG/EMG/ 뇌기능모니터링시장현황및전망 ( 2010 년 ) 지역 / 국가 2001 년 2004 년 2006 년 2008 년 2010 년 [ 단위 : 백만달러, %] CAGR 년 미국 캐나다 일본 유럽 아시아-태평양 라틴아메리카 총합계 참고자료 : Global Industry Analysts Inc, EEG/EMG/Brain Function Monitoring - Executive Summary - Global Strategic Reports (2007.1) CAGR: Compound Annual Growth Rate, 누적연평균성장률 기술동향

31 2. 서지분석 21 뇌 신경질환관련의약품을개발하는주요제약회사들의뇌 신경질환치료제판매액을살펴보면화이자사가 2003년가장큰매출을보임 2002년가장큰매출을보인글락소스미스클라인사는 2002 년과비슷한수준의뇌 신경질환치료제판매액을보임 2003년화이자 (70.8%) 와함께존슨앤존슨 (22.3%), 와이어스 (21.0%), 포레스트 (30.9%) 제약사들의뇌 신경질환치료제판매액은 2002 년대비 20% 가넘는매출성장을나타냄 [ 그림 17] 뇌 신경질환관련톱 10 회사의판매액 ( 년 ) 판매액 ( 백만달러 ) 10,000 8,000 6,000 4,000 2, 년판매액 2003년판매액 0 Pfizer GlaxoSmithKline Johnson & Johnson Eli Lilly Sanofi-Aventis 회사명 Wyeth Merk & Co. AstraZeneca Forest Abbott [ 표 16] 뇌 신경질환관련톱 10 회사의판매액 ( 년 ) [ 단위 : 백만달러, %] 회사 2002년판매액 2003년판매액 Growth 년 Pfizer 5,826 9, GlaxoSmithKline 7,367 7, Johnson & Johnson 5,676 6, Eli Lilly 4,668 5, Sanofi-Aventis 4,459 4, Wyeth 2,723 3, Merk & Co. 2,811 2, AstraZeneca 2,418 2, Forest 1,697 2, Abbott 1,825 1, 참고자료 : Datamonitor, Top CNS Portfolios in The Industry Gold Standards ( )

32 22 뇌연구및활용기술 최신자료는아니지만 2001 년발표된데이터모니터자료로부터뇌 신경질환관련의약품을개발하는주요제약회사들이집중하고있는치료범위를살펴볼수있음 2001 년사노피 - 생뗄라보가 31 개 R&D 프로젝트로가장많은프로젝트를수행하고있으며신경질환과정신질환에집중하고있음 아스트라제네카는정신질환에, 노바티스및머크사는통증에비교적활발한연구개발을진행중 [ 그림 18] 주요제약회사의치료범위별 R&D 프로젝트포트폴리오 (2001 년 ) 뇌 신경질환정신질환통증미발표 R&D 프로젝트수 GlaxoSmithKline Sanofi-Synthelab Neurogen Johnson & Johnso Solvay Neo Therapeutic 제약회사 Pfizer Sepracor Eli Lilly AstraZeneca Shire Novartis Merk & Co [ 표 17] 주요제약회사의치료범위별 R&D 프로젝트포트폴리오 (2001 년 ) [ 단위 : 백만달러, %] 프로젝트개수제약회사 신경질환 ( Neur ol ogy ) 정신질환 ( Ps ychi at r y) 통증 ( Pai n) 미발표 ( Undisclosed) 총계 Sanofi-Synthelabo o 31 GlaxoSmithKline Neurogen Johnson & Johnson Solvay Neo Therapeutics Pfizer Sepracor Eli Lilly AstraZeneca Shire Novartis Merk & Co 참고자료 : Datamonitor, Strategic Perspectives 2001: CNS Market and Pipeline Overview-Analyzing the investment and potential of the major CNS markets ( ) 기술동향

33 3. 기술개발동향 가. 세계동향 1) 총괄국외기술발전도 Human Frontier Science Program(1989 년 ) - 뇌과학연구를위한학제간국제연구착수 프랑스 INSERM(1999 년 ) - 파킨슨씨병환자전기충격후우울증세관계규명 미국예일의대와조지워싱턴의대 (2005 년 ) -GABA 가뇌줄기세포생산차단사실규명 영국리즈대학 (2000 년 ) - 보톡스를이용한뇌성마비어린이경련치료 일본홋카이도대 (2006 년 ) - 일산화질소에의한뇌신경세포사멸기작발견 Decade of the Brain 선포 (1990 년 ) - 미국의뇌연구에대한육성의지및전략적지원시작 일본뇌과학연구소 (1997 년 ) - 일본이화학연구소내설립 미국캘리포니아공대 (1997 년 ) - 뇌세포접속 신경칩 개발 미국 MD 앤더슨암센터 (2003 년 ) - 아데노바이러스를이용한뇌종양치료방법개발 Human Brain Proteomics Project(2003 년 ) -HUPO 산하의뇌단백질발굴국제공동연구착수 중국상하이생명과학연구소신경과학연구소 (2007 년 ) - 태아초기중뇌와후뇌발육제어유전자발견 미국로완대학등 (2007 년 ) - 뇌파를분석하여초기알츠하이머진단

34 24 뇌연구및활용기술 2) 국제적컨소시움 HFSP(Human Frontier Science Program) 과 HUPO(Human Proteome Organization) 산하의 HBPP(Human Brain Proteomics Project) 결성 1989 년착수된 HFSP 는 50% 이상이뇌과학연구를위한학제간국제연구에할당되어있으며 2004 년 12월우리나라도참여 HFSP는뇌기능분야 ( 뇌과학 ) 와인체기능분야 ( 분자생물학 ) 의전세계의젊은연구자와중견급연구자간개념적, 방법론적, 기술적차원의협력을촉진하는다국적연구팀을우선지원 95~ 03 년간 9명의 HFSP 수혜자가생리학, 의학, 화학, 물리학분야노벨상수상 ( 미국 2명, 영국 3명, 독일 2명, 스위스 1명 ) 2003 년조직된 HBPP 에 2004 년부터국내연구진이참여하고있으며부의장역할을수행하면서활발한활동진행중에있음 프로테오믹스이용기술개발사업단에서치매, 파킨슨씨병, 뇌졸중관련프로테옴분석으로분자표적발굴및기능규명을지원 한국기초과학지원연구원의박영목박사팀에서는뇌조직으로부터획득한단백질들의상호작용및프로테옴분석기술교육을실시 [ 표 18] 뇌연구관련국제공동연구컨소시움 참여국가 주요목표 연구내용 HFSP ( Human Front i er Sci ence Program) G7 국가 ( 일본, 캐나다, 독일, 프랑스, 이태리, 영국, 미국 ), EU, 스위스, 한국, 호주 생명현상의기초연구를국제적으로공동추진하여그성과를인류이익에기여함을목적으로한 G7 국가간협력프로그램 뇌기능분야 ( 뇌과학 ) 와인체기능분야 ( 분자생물학 ) 의전세계젊은연구자와중견급연구자간개념적, 방법론적, 기술적차원의협력연구 HBPP (Human Brai n Proteomi cs Proj ect) 독일을중심으로프랑스, 영국, 그리스, 스웨덴, 스위스등의유럽국가들과미국및중국, 한국 신경계질환과노화의병리학적과정에관련된뇌단백질의발굴과이해를목적으로연구 생쥐뇌와인간뇌를대상으로정상적인뇌단백질체를분석하여단백질체데이터베이스를구축 한국참여 2004 년부터참여 2004 년부터참여 기술동향

35 3. 기술개발동향 25 3) 주요국연구개발및정책동향 가 ) 미국 미국은 1990년국가적으로 Decade of the Brain 을선포하며뇌연구의전략적으로지원하였으며프로젝트가끝난후에도막대한연구비를투자중 지난 10 여년간의뇌연구성과를유전체학 (Genomics), 단백질체학 (Proteomics), 생물정보학 (Bioinformatics) 등새로운접근방식을접목하여보다체계적이고효율적인뇌연구가가능하도록유도하고있으며뇌영상등신기술강조 최근뇌연구에활용할수있는재생의학및줄기세포연구, 구조생물학연구, 생물정보학에대한연구강화 Brain Molecular Anatomy Project, Neuro Proteomics 등뇌의유전체, 단백체등과환경변화에따른발현패턴연구 IBM 슈퍼컴퓨터를활용한시뮬레이션을통해포유류의뇌기능및질환을분석연구하는 Blue Brain 프로젝트추진 Allen Institute for Brain Science가 MicroSoft사와 협력하여 뇌 유전자 발현분석 연구 미국의뇌연구는국립보건원 (NIH) 산하신경과학관련연구소를중심으로기술개발, 인프라구축및연구자네트워크를결성하여추진 NIH 는신경과학관련산하 13개연구소를연합하여 2004년 Blueprint for Neuroscience Research 프로그램에착수 정부연구비의지원을받는신경과학연구자들이보유하고있는자원과기반기술을통합, 관리하고필요한연구자들에게제공할수있도록시스템구축 2005년에는신경계질환, 유전자분석및뇌신경영상기법, 2006년에는마우스실험모델, 뇌영상툴, 코아퍼실리티, 2007 년에는신경퇴화중점으로연구지원 2008 년 ; 신경발생, 2009 년 ; 신경가소성분야에중점지원예정 NIH 는마이크로어레이컨소시움등뇌연구관련범국가적인프라구축 NIH 산하의 NINDS(National Institute of Neurological Disorders and Stroke) 와 NIMH(National Institute of Mental Health) 는신경계에서의유전자발현프로파일을밝히기위한마이크로어레이컨소시움을설립 발생한모든데이터는공개적으로웹사이트상에서이용하며공유

36 26 뇌연구및활용기술 NIH 는연구및치료제개발을위한대규모분자라이브러리 (Molecular Library) 프로젝트를통해범국가적데이터를공유인프라구축중에있음 NIH 는 2006년 Frontiers in Integrative Biology(FIBR) 프로그램 3개과제가운데뇌연구분야 1개선정 FIBR 는도전적인분야에 5 년간 1,400 만달러지원 복잡한행동을제어하는뇌기능 (How brain activity leads to complex behavior) 을탐구과제로선정 미국의국가뇌연구소로는 NIH 산하의 NINDS(National Institute of Neurological Disorders and Stroke) 와 NIMH(National Institute of Mental Health) 이있음 NINDS와 NIMH 는다른 NIH 내의연구소처럼 intramural(im) 과 extramural(em) 프로그램으로나뉨 IM 프로그램은기초뇌 신경과학에서부터중개연구, 임상신경정신의학까지광범위한신경과학분야의연구를수행 EM 프로그램은외부의대학및연구소의뇌 신경과학연구를지원하며이러한지원은미국뇌 신경과학연구의가장큰부분을차지 이외에도 Allen Institute for Brain Science, UCLA Center for Study of Parkinson's Disease 등민간및대학내부설연구소들이다수있으며연구를수행중 [ 표 19] NIH 뇌연구투자금액 (2003 년 ) 분야투자규모 ( 백만달러 ) 뇌분자해부도사업 2,000 마이크로어레이컨소시엄 500 소분자라이브러리스크리닝센터 1,500 화학정보학사업 500 영상화사업 530 Alzheimer's Disease Research Center 870 Brain-Injury Memory Disorders Research Center 3, 개뇌연구센터지원등 4,330 총합계 13,350 참고자료 : 뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업단, 국내뇌연구개발과산업화관련기술및시장동향조사 (2005.4) 기술동향

37 3. 기술개발동향 27 나 ) 일본 일본은미국의 Decade of the Brain 에서더나아가뇌의세기 (Century of the Brain) 을주창하며 21 세기에대비한 뇌과학(Brain Science) 프로젝트 를시작 2016 년까지 20년간진행될이프로젝트를위하여일본은국책기관인이화학연구소 (RIKEN) 내에뇌과학연구소 (Brain Science Institute, BSI) 를설립하고대학과연구소등에도분소를설립 1997 년 RIKEN 내에설립된뇌과학연구소 (BSI) 는문부과학성에서예산을지원 1997년설립당시예산이 200억엔에이르며 2005년이후연간 1,000억엔이상의예산이투입되고있음 BSI의중점연구분야는기초뇌연구이나이의파급성이의료, 정보산업, 사회경제및정책입안에응용될가능성이높은연구분야를선별하여지원 일본의뇌연구는뇌의이해, 보호, 창조의 3분야를전략적목표로설정하여일본의뇌과학을비약적으로발전시킬것을목적으로하고있음 [ 표 20] 일본의뇌연구분야 프로그램명뇌의이해프로그램뇌의보호프로그램뇌의창조프로그램뇌의양육프로그램통합뇌프로그램계산뇌프로그램 목표및내용 뇌의발생분화기구, 신경회로망의구조및기능과형성기구, 뇌의고차기능, 커뮤니케이션의뇌기능을해명 최근에는신경회로, 뇌영상화, 정보종합원리규명등통합적인연구를통하여 ʻ고차원적인인간뇌기능규명 을위한연구를강조 뇌의노화및뇌질환의기전을이해하고이를바탕으로뇌질환및노화를제어하는것을목표로하는연구영역 뇌를모방한정보처리시스템의구축을목표로뇌형고안품및구조, 정보생성처리시스템구축 2003 년부터기존의프로그램에새로시작된프로그램으로뇌기능규명으로얻어진정보를사회과학과결합하여건강하고활력있는뇌를발달및성장을목표로함 2004 년부터뇌기능의통합적인연구조직의필요성에의해뇌의단계적인기능발현과통합적기능이해를목표로출범 2004 년 1 월계산뇌라는연구영역명으로새로운프로그램을발족시켜연구기간은 2009 년까지 5 년간이며, 약 8 억엔 (80 억원 ) 의연구비가지원될예정

38 28 뇌연구및활용기술 뇌과학관련예산투자를주로담당하고있는문부과학성과후생복지성은일본전체예산의 7.8% 와 23.7% 를각각사용 문부과학성은생명과학분야에전체의 12% 인 4,000 만엔 (4조원 ) 를투자하고있으며이중뇌관련예산은 1조원정도의규모로추정됨 이외에총무성및보건성등다른기관에서도뇌연구투자가이루어지고있으므로, 정부의총투자금액은 2조원을훨씬상회할것으로추정 일본의뇌연구관련연구소는뇌과학연구소 (BSI) 이외에일본생리학연구소와 21세기프론티어 Center of Excellence(COE) 뇌과학관련연구소등이있음 일본생리학연구소는 1967 년일본오카자키에설립되어주로뇌신경생리에관한다양한연구를수행하고있는문무과학성산하의연구소 일본문부과학성은 2002 년에생명과학분야 28개 COE를선정하여약 500 억원을지원하였으며, 2003 년에는 35개로지원부문을확대 전체 COE 의약 50% 에해당하는 16개의 COE가뇌과학관련연구를수행 다 ) EU 유럽은각나라의독자적인뇌 신경연구보다는유럽연합차원의체계적이고융합된연구를통해미국과일본의뇌연구에대한경쟁력있는연구를지향하고자하는움직임이뚜렷 유럽연합차원에서제6차 EU FP(The 6th Research Framework Programme, FP6, ) 을통해 22억 5천 5백만유로 (3조3 천억원정도 ) 에해당하는연구기금을조성하여뇌과학을비롯한생명공학연구지원 제7차 EU FP(The 7th Research Framework Programme) 에서는뇌과학분야육성을위해별도의기금을책정하여뇌 신경정보학분야프로그램지원예정 이와관련하여 2003년 9월 18일벨기에브뤼셀에서 Brain Research in Europe: Structuring European Neuroscience에대한회의를개최 유럽에서의뇌질환치료와그경제적자료를수집및분석하고기초뇌질환연구중촉망되는부분에대해 Brain connections이라는간행물을출간하기로함 Future & Emerging Technology(2007년 1억 8천 5백만유로 ) 중 Bio-ICT Convergence, Embodied Intelligence(2007~2008) 및 Human-Computer 기술동향

39 3. 기술개발동향 29 Confluence(2009~2010) 지원예정 Cognitive Systems, Interaction, Robotics(2007년 1억 9천 3백만유로 ) 지원예정 뇌영상 (PET-MRI 퓨전시스템 ) 기술개발및뇌신경정보연구에박차 독일막스플랑크연구소, 지멘스등 PET-MRI 퓨전시스템구성계획발표 2007 년필릭스그로윙프로젝트착수하여 3년간 230 만유로의연구비투입예정 사람과감정적으로교류할수있는로봇제작을위하여덴마크, 프랑스등유럽여섯개국가에서 25명의로봇과학자, 발달심리학자, 신경과학자들참가 HUPO 산하의 HBPP(HUPO Brain Proteome Project) 를발족하여유럽연합국가및미국아시아국가등을통합하여뇌발달및뇌질환에관련된단백질체의공동연구를기획수행 유럽연합의주요뇌연구프로그램으로는 FENS(Federation of European Neuroscience Societies), NENS(Network of European Neuroscience Schools), NEWMOOD Project, Neurex(Neurosicence upper rhine network) 등이있음 영국 영국에서의뇌연구는정부지원단체인 MRC(Medical Research Council), BBSRC(Biotechnology and Biological Sciences Research Council), EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council), CCLRC(Council for the Central Laboratory of the Research Councils), RCUK(Research Councils UK) 및민간기금인 Wellcome Trust 에의해지원되고있음 이중에서도 MRC는가장큰생명의학분야연구지원단체로서 2002 년 ~2003 년신경과학및정신건강분야에 7천4백만파운드 ( 약 1,500억원 ) 를지원 영국정부에서는 2003년추가로 1,500만파운드 ( 약 315 억원 ) 를예비비로배정했으며 MRC(973만파운드 ), BBSRC(406만파운드 ), EPSRC(81만파운드 ) 및 CCLRC(40만파운드 ) 가연합체를구성하여집중적으로뇌연구를지원키로결정 MRC 및 BBSRC 가지원하는뇌과학연구소와 Science Business Research Initiative 가소규모고도기술회사들의뇌과학및신치료기술개발을지원

40 30 뇌연구및활용기술 프랑스 뇌 신경과학연구는과학기술부와보건복지부지원의 CNRS( 국립과학연구소 ), INSERM( 국립생명과학연구소 ), CEA( 원자에너지연구소 ), INRA( 국립농학연구소 ) 가대학및국공립연구소의뇌연구를관리및지원 프랑스국립생명과학연구소인 INSERM은연간 20% 의예산을뇌연구에집중하고있으며 256 개의 INSERM 소속연구실중 90개의연구실, 8개의임상센터및병원, 20개정도의뇌연구연맹체제로협동연구수행 국립과학연구소 (CNRS) 는 2002년에이어 2003년에도신경과학을 4대우선지원분야로선정 연구연합연구소 (IFR) 는각지역의뇌연구연구소를연합하여협력연구를지원하여각 IFR 당연간 10억원의예산을투자 라 ) 중국 중국의국립자연과학재단 (National Natural Science Foundation of China) 은핵심원천연구영역 9가지중 2가지뇌연구분야 ( 뇌과학연구와인지과학 ) 를선정 중국의과학연구에대한총투자액중생명과학은 2001 년 34.56%, 2002 년 33.87% 이었고, 신경과학은 2001년 4.46%, 2002년 3.9% 미국 NIH 예산중신경과학분야가 15%(NIMH 와 NINDS 만합치면 12%) 인것에비해매우낮은수준이나신경과학의중요성이날로인식되고있어앞으로투자예산이증가할것으로예측됨 국책연구소인 SIBS(Shanghai Institutes of Biological Sciences) 및 IBP(Institute of Biophysics) 등에서신경과학연구가수행되고있음 SIBS 내에신경과학연구소 (Institute of Neuroscience) 를설립하여국제적으로저명한 Mu-Ming Poo 박사를소장으로영입하고신경과학연구에집중 대학및학회를중심으로관련연구기관및센터설립증가 북경대 Center for Brain and Cognitive Sciences 설립 Chinese Academy of Science 는인지신경과학실험실증설 기술동향

41 3. 기술개발동향 31 Chinese Association of Cognitive Neuroscience 가창설되고학회활동진행 중국전역대학에뇌영상센터설립진행 ( 북경대와 Chinese Academy of Science) [ 표 21] 뇌연구관련주요국국가연구소현황 국가연구소명설립년도연구소개요 미국 일본 NINDS(National Institute of Neurological Disorders and Stroke) NIMH(National Institute of Mental Health) RIKEN Brain Science Institute 1949년 NIH 산하연구소로서미국내뇌 신경과학관련연구기관지원및다양한프로그램, 인프라를구축 1950 년 1997 년 영국 MRC 뇌과학연구소 1913 년 독일 프랑스 중국 Max Planck Institute of Psychiatry Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Science Institute for Cerebral and Medullary Disorders Shanghai Institute of Neuroscience 1917 년 1994 년 1990 년대후반조직, 2007 년완공예정 1999 년 뇌연구자들이결집하여다수의대학및국립연구기관의능력을최대한활용한연구개발추진의일환으로설립 Medical Research Council(MRC) 의주요연구분야 (Genetics and Development, Infections and Immunity, Neurosciences, Structural Bi ology) 중하나이며 MRC 에서운영하는연구소로서새로운 genetic risk factor, 새로운진단기술개발, 백신, drug, 치료기술개발등을연구 정신의학연구소로서신경정신의학분야의기초과학연구와임상간의상호보완적연구수행 인지뇌과학연구소로서기초연구팀, 아동연구팀, 임상팀으로구성되어인간의인지및뇌과학에대한종합 융합연구를수행 신경학이탄생한피티에 - 살페트리에르병원내에 1990 년대후반조직하여정신병, 척수나뇌손상등의뇌연구와치료가동시에가능한국제적연구소 Shanghai Institute of Biological Sciences 내에설립하여신경발달, 신경가소성, 시냅스발달및시그널링등을연구 인도 National Brain Research Centre 1997 년 인도과학기술부주도로설립하여자체연구인 intramural 과네트워킹을위한 extramural로나뉨

42 32 뇌연구및활용기술 4) 주요연구자및연구성과 1997년 8월영국런던대학, 미국하바드의대, 독일막스플랑크연구소공동연구 헌팅턴환자들의뇌세포내에서용해되지않는단백질덩어리가뇌세포를죽인다는사실을발견 (ʻ셀 지에발표 ) 1997년 10월캘리포니아공대연구팀 뇌세포접속 ʻ신경칩 개발로동물의신경세포가어떤방식으로정보를교환하는지, 어떻게뇌세포에기억을저장하는지등의연구가가능 1998년 7월미국피츠버그대메디컬센터 타인신경세포를뇌졸중환자의뇌에이식하는뇌졸중수술이세계최초로시행 1999년 5월프랑스 INSERM 베자니박사연구팀 프랑스국립보건의학연구소는파킨슨씨씨병으로기능을상실한뇌부위에전기충격을가한결과, 환자가우울증증세를보임을발표 1999년 5월영국존래드클리프병원펜들베리박사연구팀 자기공명단층촬영 (MRI) 과자기공명분광술 (MRS) 을함께이용하여뇌졸중발생후몸을움직일수없는사람의뇌손상부위를찾아내는방법개발 1999년 11월독일뒤셀도르프대학뇌연구소 환자의뇌에베타 -아밀로이드형태로존재하는단백질분자에뇌의액체를주사해알츠하이머병이환여부를확인 2000년 5월미국캘리포니아대학연구팀 신경성장인자유전자를조작한뇌세포를이식하여노화에따른뇌신경망손실을회복하는것으로원숭이를이용하여관찰 2000년 12월영국리즈대학소아건강연구소 보툴리늄독소를이용하여뇌성마비어린이들의경련치료에효과제시 2001년 6월캐나다캘거리대학 레오바이러스가악성형태의뇌종양인신경교종세포를죽이는것을동물실험으로관찰 기술동향

43 3. 기술개발동향 년 4월미국로스앤젤레스시더스 -사이나이메디컬센터 줄기세포배양을통해환자자신의뇌세포를이식함으로써파킨슨씨씨병치료효과보임 2003년 5월미국 M.D. 앤더슨암센터프레더릭랭박사연구팀 보통감기바이러스인아데노바이러스를암세포만골라공격하도록유전조작해뇌종양을치료할수있는방법을개발해동물실험에서효과입증 2004년 3월미국하버드의대와뇌종양연구소연구팀 뇌종양형성에관여할것으로예측되는새로운유전자동정 (ʻ네이처 발표 ) 2005년 9월미국예일의대와조지워싱턴의대연구팀 감마아미노부티르산 (GABA) 이뇌에서줄기세포생산을차단하는사실규명 (ʻ네이처뉴로사이언스 발표 ) 2005년 10월미국솔크연구소, 존스홉킨스의대, 독일발달유전학연구소 성체생쥐의뇌에서줄기세포분화를조절하는신호분자발견 (ʻ네이처 발표 ) 2006년 4월미국성유다소아연구병원 쥐를대상으로확보한자료를근거로뇌발달연구에유용하게활용할수있는인터넷 -기반연구도구 (Brain Gene Expression Map) 무료로개설 2006년 4월일본도쿄대학연구팀 연령과함께뇌세포는줄어들지만두뇌를자주사용하면뇌세포가죽지않게하는 KIF4 에대한메카니즘을규명 (ʻ셀 지발표 ) 2006년 6월일본홋카이도대카미하라타카시교수연구팀 뇌안에서생기는일산화질소에의한뇌신경세포사멸기작발견 (ʻ 네이처 발표 ) 2006년 11월미국미시간대학종합암센터 뇌종양을죽이고종양의이미지를추적하기위해고안된고농도의약이첨가된나노입자를사용 2006년 12월중국과학기술대학교천린교수연구팀 중국인들이한어성조에대해어떻게감지하는지에대한연구를실행하여좌측 우측대뇌분업메커니즘규명

44 34 뇌연구및활용기술 2007년 1월일본도쿄도노인종합연구소 한약약효성분인 ʻ플라보노이드 에알츠하이머등에동반되는뇌신경회로의손상을회복시키는기능이있음을확인 2007년 1월중국상하이생명과학연구원의신경과학연구소 인체배아기의태아초기에중뇌와후뇌의발육을제어하는유전자를발견 2007년 2월미국펜실베니아의과대학 환자의신경계를생각에의해구동된인공사지에연결할수있는생물학적인터페이스를개발하기위한토대마련 2007년 3월미국캘리포니아데이비스대학뇌과학센터 인간, 원숭이, 개, 쥐, 새및다른동물들의뇌에관한디지털지도가개발되어온라인 (BrainMaps.org) 에개시 2007년 4월일본규수대이노우에카즈히데교수연구팀 질환이나상처로손상되거나사멸한신경세포를처리하는마이크로글리아라는세포를활성화는물질을발견 (ʻ네이처 발표 ) 2007년 4월미국로완대학, 펜실베니아의과대학, 드렉셀대학연구팀 뇌파 (electroencephalogram, EEG) 를분석하여초기알츠하이머를높은정확도로진단 5) 관련주요기업및동향 판매액으로본뇌 신경질환치료제관련주요기업은다국적제약기업인 Johnson & Johnson, Pfizer, GSK 와 Eli Lilly 등임 아래의표에서나타내는바와같이톱 10 기업의연평균성장률 ( 년 ) 은 13.5% 에달함 GSK 와 Lilly 의성장률은 1.2% 와 3.2% 로낮은경우도있고상위 11위에서 20에랭크된제약사의성장률은 43.4% 로상대적으로높음 이러한제약사들의판매액은성공적인뇌 신경질환치료제출시로인함 J&J 의 Risperdal(R), Lilly의 Zyprexa(R), AstraZeneca의 Seroquel(R), GSK 의 Seroxat(R), Lamictal(R), Wellbutrin(R), Zyban(R) 등은매년수십억달러의매출을보임 기술동향

45 3. 기술개발동향 35 Pfizer 의 Zeldox(R) 은초기의심혈관부작용우려와달리 51.4% 의최고성장률을보이며차세대항정신성의약품위치에있음 [ 표 22] 뇌 신경질환관련톱 20 회사의판매액 ( 년 ) [ 단위 : 백만달러, %] 회사 년판매액 년판매액 Gr owt h 연평균성장률 년 Johnson & Johnson 10, Pfizer GlaxoSmithKline Eli Lilly Sanofi-Aventis AstraZeneca Wyeth Novartis Forest Abbott Eisai Mundi Int Otsuka Teva Cephalon Shi re Pharmaceuti cal s Endo Pharm UCB Bristol-Myers Squibb Roche 참고자료 : Business Insights, CNS Disorders - Current market landscape & dynamics (2007.4) EEG/EMG/ 뇌기능모니터링관련업체들은미국기업들을중심으로활동하고있으며호주, 일본및러시아업체또한관련분야의세계적선도기업에있음 미국업체로는 Aspect Medical System, Natus Medical, Inc., Cadwell Laboratories Inc., Cleveland Medical Devices, Inc., DelSys, Inc., Electrical Geodesics, Inc., Medtronic, Inc., Noraxon U.S.A., Inc., Hospira, Inc., VIASYS Healthcare, Inc., Nicolet Biomedical, Inc. 등이있음 호주기업인 Compumedics Limited, 러시아기업인 Neurosoft Сompany (Russia), 일본기업인 Nihon Kohden Corporation 등이있음

46 나. 국내동향 1) 총괄국내기술발전도 뇌연구촉진법 제정 (1998 년 ) 제 1 차뇌연구촉진기본계획 수립 (1999 년 ) 한국과학기술연구원 (2003 년 10 월 ) - 통증조절메커니즘규명 울산의대 (1999 년 4 월 ) -tpa 뇌신경세포보호및치료효과확인 생명공학연구소 (1996 년 1 월 ) - 신경세포보호물질발굴 뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업단출범 (2003 년 10 월 ) KAIST(1997 년 12 월 ) - 뇌과학연구센터설립 카톨릭중앙의료원 (1997 년 5 월 ) - 카톨릭뇌신경센터설립 한국표준과학연구원 (2002 년 4 월 ) - 뇌자도측정장치개발 진매트릭스 (2001 년 10 월 ) - 뇌졸중진단키트개발 KAIST(2006 년 9 월 ) - 시냅스생성촉진인자발견 가천의과대학 (2006 년 11 월 ) - 초고해상도자기공명영상장비로시상핵부위촬영 뉴로테크 (2006 년 11 월 ) - 뇌졸중치료제 Neu2000 미 FDA 임상 1 상승인 / 진행 한국기초과학지원연구원 (2006 년 9 월 ) - 인간뇌에존재하는 1,500 여개의단백질발굴

47 3. 기술개발동향 37 2) 정부투자및관련수행과제 정부에서는국내뇌연구활성화를위해 1998년 ʻ뇌연구촉진법 을제정및 1999년범부처차원의 ʻ제1차뇌연구촉진기본계획 ( 98 07) 을수립 ʻ뇌신경생물학사업단, ʻ뇌의약학사업단, ʻ뇌신경정보사업단 3개사업단을주축으로국내뇌연구활성화를도모 현재범부처계획인 ' 제 2 차뇌연구촉진기본계획 ( 08 '17)' 을수립중에있음 ʻ제1차뇌연구촉진기본계획 ( 98 07)ʼ 을근거로지난 10년간정부 2,986 억원, 민간 1,120억원으로총 4,106억원이투자될예정 1단계 ( 98 00) 436억원, 2단계 ( 01 03) 819.7억원이투자되었으며 3단계 ( 04 07) 2,514억원이투자될계획임 1차뇌기본계획 3단계투자액 (2,514 억원 ) 은같은기간정부의생명공학전체투자액 (29,282억원 ) 의 8.6% 를차지 과학기술부가 1단계및 2단계동안투자가가장많으며 3단계들어오면서보건복지부의투자가크게증가함 우리나라뇌연구예산은일본대비 1/10, 미국대비 1/200 수준으로민간부문의투자를포함한다면보다크게벌어질것으로예상 참고자료 : 과학기술부, 2004 년도뇌연구촉진시행계획 ( 안 ) (2004) 부처구분 [ 표 23] ʻ 제 1 차뇌연구촉진기본계획 (ʼ98 ʼ07)ʼ 단계별 부처별투자현황 1 단계 ( 98 00) 투자실적 2 단계 ( 01 03) 투자실적 3 단계 ( 04 07) 투자계획 합계 과학기술부 ,200 보건복지부 교육인적자원부 산업자원부 정보통신부 정부계 ,661 2,986 민간계 ,120 합계 ,514 4,106 참고자료 : 과학기술부, 2007 년도뇌연구촉진시행계획 ( 안 ) (2007.4), 일부내용재구성

48 38 뇌연구및활용기술 뇌연구관련정부의연구개발사업들은여러부처에서다양한사업으로지원하고있으며다수의뇌연구관련연구과제들이있음 2003 년 10월과학기술부는국가대형장기프로젝트인 21세기프론티어연구개발사업의하나로써 ʻ뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업단 을출범시킴 총연구기간 10년 ( 03 13) 동안총사업비 1,350 억원 ( 정부 1,100 억원, 민간 250억원 ) 이투자될예정 과기부에서창의적연구진흥사업, 우수연구센터사업, 바이오원천기술개발사업, 국가지정연구실사업등다양한사업에서뇌연구및뇌 신경질환치료제연구개발에지원하고있음 과기부외에도복지부, 산자부에서도뇌의약학연구개발사업및뇌신경정보학사업으로관련연구개발에투자 [ 표 24] 뇌연구관련주요국가연구개발사업 과제명연구개발사업주관연구기관주관부처 뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업 21 세기프론티어사업서울대과학기술부치매정복연구단창의적연구진흥사업서울대과학기술부 뇌질환연구센터우수연구센터아주대과학기술부 뇌신경생물학연구사업 바이오원천기술개발사업뇌연구사업 경희대 과학기술부 뇌혈관한의학기반연구 바이오원천기술개발사업뇌연구사업 한의학연구원 과학기술부 뇌신경손상기전연구실 국가지정연구실사업 울산대 과학기술부 치매치료제 AAD-2004 개발대형국가연구개발실용화사업뉴로테크보건복지부알츠하이머치매예방및치료기술개발등뇌의약학연구개발사업국립보건연구원보건복지부 Cheminformatics 연구 한국과학기술연구원기관고유사업 한국과학기술연구원 과학기술부 복합기술을이용한뇌기능연구한국과학기술연구원기관고유사업한국과학기술연구원과학기술부뇌정보처리에기반한인공두뇌기본모형및인공비서개발등뇌신경정보학사업한국과학기술원산업자원부 * 국가연구개발사업종합관리시스템 ( 에서관련과제를검색한뒤, 주요연구과제를중심으로 정리함 기술동향

49 3. 기술개발동향 39 3) 국내주요연구자및연구성과가 ) 학계 1997년 12월 KAIST 뇌과학연구센터설립 KAIST 에서서울대, 포항공대, 연세대, 중앙대, 숭실대, 인하대등전국에서 69 명의교수가연구진으로참여 1999년 4월울산의대서울중앙병원고재영교수연구팀 혈관이혈전에의해막히면서발생하는뇌졸중이나심장질환환자들에게혈전용해제로투여하는물질인 tpa 의뇌신경세포보호효과및치료효과확인 미국의과학전문지인사이언스지에게재 2002년 12월울산의대김종성교수 뇌중풍분야의전문가로복잡하고다양한감각장애와뇌간에서생기는뇌중풍연구를수행하여세계적학술지에다수의논문을발표 2004년 3월서울대 한양대 연세대공동연구팀 한국인 70여명의뇌형태와기능을통계기법으로분석해 89개영역으로나눈한국인의확률적뇌지도초안마련 2004년 8월카톨릭의대성빈센트병원손병철교수연구팀 ʻ뇌운동피질자극술 을시행해통증을완화시키는탁월한임상성적을거둠 2006년 5월광주과기원출신미국국립노화연구원조동규박사 뇌졸중에서나타나는뇌손상과정과이에대한효과적인치료가능성제시 세포생물학및의학분야저명학술지인 ʻ네이처메디신 에발표 2006년 6월서강대출신미국하워드휴스의학연구소주봉건박사 호르몬수용체에의한유전자발현시일어나는기본적인기작을밝혀암 뇌질환원인기본메커니즘규명 과학저명학술지인 ʻ사이언스 에발표 2006년 8월캘리포니아주립대박강식박사 칼륨이온의흐름을조절하는 ʻ칼륨이온채널 단백질이어떻게뇌신경세포의활성을조절하는가를규명

50 40 뇌연구및활용기술 과학저명학술지인 ʻ사이언스 에발표 2006년 9월전북대김철진교수연구팀 인간의 7번염색체에위치하는 ELN(elastin) 과 LIMK1 2개유전자의뇌동맥류를유발시키는결정적인역할규명 2006년 9월 KAIST 김은준교수연구팀 사람의뇌에서시냅스의생성을촉진하는새로운단백질발견 신경과학권위지인 ʻ네이처뉴로사이언스 에게재 2006년 9월광주과기원장성호교수연구팀 ʻ스핀90(SPIN90/WISH) 단백질이시냅스에서수상돌기소극 (dendritic spine) 의형성을조절한다는새로운사실발견 ʻ엠보저널 (EMBO Journal) 에게재 2006년 11월가천의과대조장희뇌과학연구소장연구팀 초고해상도자기공명영상 (MRI) 촬영장치와자체개발한장비를이용해뇌간과시상핵부위의영상촬영성공 2007년 2월아주대김승업석좌교수연구팀 인간태아의뇌에서분리한신경줄기세포를뇌졸중과신경아세포종에걸린쥐의뇌에이식, 두질환을모두치료하는데성공 로스엔젤레스시티오브호프메디컬센터아부디교수팀과임상시험에착수하는등실용화를위한공동연구 2007년 6월한양대이상경교수연구팀 뇌질병치료의가장큰장애요인으로알려진혈액뇌장벽 (Blood Brain Barrier) 을통과하는전달물질을이용해뇌질환에대한유전자치료가능성제시 하버드대학교의과대학샹카와스와미교수팀과공동저자로 ʻ네이처 에게재 2007년 6월서울대강봉균교수연구팀 기억촉진형성단백질발견하여학습과기억메커니즘규명에기여 (ʻCell 에게재 ) 2007년 6월서울대현택환교수연구팀 산화망간나노입자로뇌의상세한해부학구조를밝히는데활용될이미징기술개발 기술동향

51 3. 기술개발동향 41 나 ) 연구계 1996년 1월생명공학연구소유익동박사연구팀 뇌졸중과노인성치매같은뇌질환을치료할수있는새로운신경세포보호물질발굴 2002년 4월한국표준과학연구원이용호박사연구팀 뇌에서생기는자기장을영상화하고뇌신경전류의활동부의를측정할수있는뇌자도측정장치개발 2003년 10월한국과학기술연구원신희섭박사연구팀 ʻT-타입칼슘채널 의기능을규명하여통증조절메커니즘을밝힘 본연구결과로통증감소치료법이나약물개발및연구진이사용한 ʻ시상핵감각신호추출법 은다른뇌신경질환의원인규명에활용기대 관련연구로유명저널인 ʻ사이언스 및 ʻ네이처 등에발표 2006년 9월한국기초과학지원연구원박영목박사, 유종신박사공동연구팀 인간뇌의생체시료에존재하는 1,500 여개의단백질세계첫발굴 인간프로테옴기구 (HUPO) 가 ʻ치매나노화등뇌질환에관련된단백질의정체 를규명하는인간뇌단백질지도프로젝트에참여 ʻ프리테오믹스 9월호표지를포함 2편에걸쳐게재 기초연의박영목박사는 2006 년 12 월인간프로테옴기구 (HUPO) 의뇌프로테움프로젝트 (Human Brain Proteome Project, HBPP) 의공동연구책임자로선정됨 다 ) 산업계 1997년 5월카톨릭중앙의료원카톨릭뇌신경센터를설립 카톨릭중앙의료원은뇌신경계의각종질환에대한연구와환자진료를위해의료원산하에카톨릭뇌신경센터를설립 2000년 4월강북삼성병원 뇌혈관질환 3차원입체영상으로진단해질병발생부위를찾아낼수있는혈관조영기도입

52 42 뇌연구및활용기술 2001년 10월바이오벤처기업진매트릭스 뇌졸중과대장암의발병여부를알아낼수있는진단키트개발 2004년 11월서울대병원과프라임팜텍공동연구 웅담 UDCA 성분이용하여뇌경색치료물질개발 세포보호작용과막의안정화, 항산화, 면역조절작용등의효과를지닌웅담의주성분인 ʻ우르소디옥시콜리산 (UDCA)' 이용 2006년 11월뉴로테크 ʻNeu2000 라는뇌졸중치료제가미국 FDA 로부터임상승인을받아임상 1상진행 치매치료제 AAD-2004 개발, 침해성통증및신경병증진통제 NP-2007 개발 뉴로테크는 2006년 IT 관련업체인상장기업이오리스 ( 현뉴로파마테크 ) 주식회사와주식을교환하였으며뉴로테크파마의자회사로편입됨 2007년 6월삼천리제약및한양대이상경교수연구팀 혈뇌장벽을경유하는 sirna를중추신경에전달하는펩타이드발견 sirna는뇌신경세포로들어간후에는특정유전자를침묵시켜뇌질환을치료하거나바이러스감염증을치료 한ㆍ미공동연구팀으로 ʻ네이처 에게재 기업명주요제품및개발내용설립년월 디지털바이오텍 ( 메디프론 디비타 ) [ 표 25] 뇌연구관련국내기업현황 TRPV1 리간드계진통제, 치매치료제및예방제, 치매진단키트, 급만성고도통증진통제 뉴로넥스 항우울제물질개발 뉴로제넥스 천연물유래노인성치매치료제개발 뉴로테크 뇌졸중, 척추손상, 루게릭병치료제 (Neu2000) 개발, 치매치료제 AAD-2004 개발, 침해성통증및신경병증 진통제 (NP-2007) 개발 바이오시너젠 천연물추출치매치료제개발 싸이제닉 치매치료제및예방제개발 코스바이오텍 뇌졸중치료제, 치매치료제개발 크리스탈지노믹스 파킨스씨병치료제개발 기술동향

53 3. 기술개발동향 43 4) 관련국내학회및연구소 연구센터현황 국내뇌 신경과학관련학회는다수로주기적으로학회지를발간하는등활발한활동을보임 학회역사가 60 년이넘는등국내뇌 신경과학관련학회의역사가매우오래됨 학회명 창립년도 발간학회지명 홈페이지 한국뇌학회 1998 Korean Journal of Brain Science and Technology 한국뇌신경과학회 1992 The Experimental Neurobiology 대한신경과학회 1982 Journal of the Korean Neurological Association 대한소아신경학회 1993 Journal of the Korean Childneurology Society 대한신경외과학회 1961 Journal of Korean Neurosurgical Society 대한임상신경생리학회 1996 대한임상신경생리학회지 대한치매학회 1996 Dementia and Neurocognitive Distortion 대한뇌졸중학회 1998 Korean Journal of Stroke 대한두통학회 2000 대한두통학회학회지 대한신경정신의학회 1945 psychiatry investigation 대한한방신경정신과학회 1970 동의신경정신과학회지 대한척추신경외과학회 1987 대한척추신경외과학회지 ne.or.kr 한국인지과학회 1987 인지과학 한국실험심리학회 1982 [ 표 26] 뇌연구및신경과학관련국내학회현황 Korean Journal of Experimental & Cognitive Psychology Korean Journal of Experimental Psychology 대한수면연구회 2002 대한수면학회지 h t t p : / / w w w.s l e e p n e t.o r.k r 대한뇌혈관외과학회 1986 대한뇌혈관외과학회지 h t t p : / / c v s.o r g 대한신경중재치료의학회 대한뇌기능매핑학회 참고자료 : 뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업단, 국내뇌연구개발과산업화관련기술및시장동향조사 ( ), 일부내용및업데이트

54 44 뇌연구및활용기술 국내뇌 신경과학관련연구센터및연구소는 20여개가넘게있으며대부분각대학이나연구소에소속되어있음 대부분이대학에소속되어있으며한국과학기술연구원의신경과학센터와보건복지부의뇌의약학연구센터가연구소및정부에소속됨 [ 표 27] 뇌연구및신경과학관련국내연구센터 연구소현황 연구소 센터명소속기관명주요연구내용 신경과학센터 뇌의약학연구센터 한국과학기술연구원 보건복지부 감각 / 지각, 주의 / 학습 / 기억, 정서 / 동기, 보상 / 중독, 수면 / 각성과같은신경기작을밝히고관련정신질병의치료및증상완화를위한약물표적발굴연구수행 치매, 우울증, 약물중독, 뇌졸중, 정신분열증, 간질등그동안불치의병으로알려진뇌관련질병들의원인과예방, 치료에관한연구를진행. 국내에서유일하게일반국민을대상으로처음으로시도되는코호트 (cohort, 집단연구 ) 로뇌과학자료들을축적 뇌신경센터 가톨릭대학교 뇌질환유전체센터 가톨릭대학교 뇌과학연구소 가천의과대학교 인간행동과유전자연구소 고려대학교 정신건강연구소 고려대학교 신경과학연구소 고려대학교 중추신경계질환에대한임상적진료의효율화및전문화 뇌기능및뇌질환관련유전자규명, 진단및치료에의응용 뇌영상을찍어진료하는 CT-MRI 의단점을보완할수있는차세대의료장비인 ʻPET-MRI' 의연구개발 유전자분석을통한유전체의특성규명, 유전체분석방법개발, 인간유전체연구가가져올윤리적 법적 사회적영향연구 정신질환분류체계구축, 병인과임상양상의규명연구와치료및예방법개발 신경계기초연구를통한신경계모형을정립하고이를임상적현상과비교하여신경계구조적 기능적실체를규명 통증과신경손상연구소경북대학교신경손상억제와신경재생방법의개발 노인성및뇌질환연구소경희대학교 한 의 치 약학및기초생물학의융합으로노인성및뇌질환기초연구를수행 기술동향

55 3. 기술개발동향 45 뇌연구소뇌종양연구소신경과학연구소인지과학연구소뇌질환연구센터뇌연구소 계명대학교경희대학교서울대학교서울대학교아주대학교연세대학교 뇌신경에대한체계적인연구와각분야별연구의유기적인결합으로연구수행 뇌종양의발생과정에대한기초연구및뇌종양의진단과치료를위한임상연구를수행 뇌및신경계관련분야질환에대한기초적연구, 진단치료및예방에관한연구수행 인간의마음 (mind) 또는인지 (cogni tion) 를대상으로연구수행 신경간세포개발및신경영양인자, 뇌세포사멸의분류, 기전및조절의원리규명 뇌졸중환자의등록및자료은행개발과운영뇌동맥류파열에의한뇌혈관연축의조기진단및치료의신기술개발 인지과학연구소 뇌신경연구센터 뇌과학기술연구소 연세대학교 울산대학교 인제대학교 뇌연구센터포항공과대학교 뇌과학연구센터 뇌인지신경정보과학기술연구소 정신건강연구소 한국과학기술원 한림대학교 한양대학교 인간의정보처리원리가반영된사이버에이전트의구성에필요한요소기술들을규명하고이를반영한적응적인사이버에이전트를구성 시냅스아연의병리적인역할과시냅스신호전달과연관된생리적기능들을분자적수준에서규명및이를응용하여신경계질환의예방과치료제개발 알츠하이머병, 다운증후군의뇌기능저하, 노화에의한경도인지장애등학습과기억에관련된뇌질환의연구와뇌신경세포의발달과사멸을체계적으로연구 뇌정보처리모델의이해및이에기반한인공시청각시스템연구 뇌정보처리메카니즘에기반하여인간과같이보고 ( 인공시각 ), 듣고 ( 인공청각 ), 생각하고 ( 인지및추론 ), 행동하는 ( 인간행동 ), 인간기능의지능정보처리시스템 ( 인공두뇌 ) 개발 뇌를중심으로한융합연구로관련질환에대한신약개발, 기능성식품, 신경보장구개발 정신건강과질병에관한임상및실험연구와현지연구들을수행 참고자료 : 뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업단, 국내뇌연구개발과산업화관련기술및시장동향조사 ( ), 일부내용재구성및업데이트

56 46 뇌연구및활용기술 4. 국내외기술수준비교 가. 기술수준비교 뇌 신경과학관련국내기술수준은미국이나일본, 유럽주요선진국에비하여절반정도수준임 뇌 신경생물학기초연구및기반기술중신경세포사, 신경신호전달기작등일부분야에서는선진국수준의기술력을보이고있으나전반적으로연구인력의제한으로연구수준이낮은편임 [ 표 28] 뇌연구관련국내기술수준 분야뇌 신경계기초연구및기반기술뇌질환치료제개발기술인공시각및청각기술뇌신호측정및분석기술신경망칩기술 선진국대비기술수준선진국과 5년정도격차선진국과 5년이상격차선진국과 3년이상격차선진국과 3년이상격차선진국과 5년이상격차 참고자료 : 과학기술부, BT 분야 R&D 추진방향 ( 안 ) (2004) 및전문가의견업데이트 나. SWOT 분석 그간정부의육성정책 ( 제1차뇌연구촉진기본계획 ( 98 07)) 으로분야별전문인력및인프라구축노력이강점중하나로작용 [ 표 29] 우리나라뇌연구관련 SWOT 분석 강점약점 정부의육성정책으로분야별전문인력확보및인프라기구축 뇌 신경과학중요성에대한국민적관심및정부의적극적육성정책 뇌연구관련국제적컨소시움적극적참여 기회요인 오랜기술개발기간에비해밝혀야할미지의영역이많이존재 새로운기작및기능규명과다학제적연구의집중개발을통한원천기술확보가능 IT, NT 등타분야와의새로운기술접목가능 고령화사회로의진입으로뇌연구및뇌 신경질환예방및치료에대한관심고조 전세계적으로관련기술개발을오랜기간수행하여선진국등과비교하여관련기술축적부족 의대중심의기초연구로산업화연계및이로인한개발기술의사업화부족 협동연구부족및 ʻ 선택과집중 전략부재 위협요인 고가의실험기기및영상장비등장 선진국등주요국들의뇌연구에대한강력한지원의지 다국적거대제약사들의기술 치료제개발경쟁치열 뇌연구 신경윤리제도미비 기술동향

57 5. 기대효과 기대효과및시사점 가. 기술적및경제 산업적효과 뇌연구는 BT 뿐만아니라 IT, NT, CT, RT 등다학제적융합과학을촉진하여혁신적기술개발로삶의질향상에큰변화를가져올것으로기대됨 과거에는신경기술이두뇌질환을치료하는데초점을맞췄지만이제는평범한두뇌의능력을향상시키는방향으로갈것으로예측 뇌연구및신경과학을통한기술개발로고부가가치뇌질환치료제개발에따른제약및의약산업에크게기여할것으로기대 뇌 신경질환치료제관련시장은연평균 년사이 12.8% 로성장하여 05 년 923 억달러의시장을형성하는유망분야 참고자료 : Business Insights, CNS Disorders - Current market landscape & dynamics (2007.4) 두뇌질환이나신경관련질환을치료하는의료장비와소프트웨어솔루션을만드는신경장치분야는연간 21% 의성장세를보이고있음 나. 시사점및대응방향 뇌연구및이로부터파생되는응용기술은 21 세기총체적과학기술의집합체이자화수분으로서가능성을가지고있는분야로판단됨 그러나뇌연구의연구역사및연구개발기간이오래되었으며이미연구개발을적극적으로지원하고있는선진국과의경쟁을고려해야함 뇌연구가다학제적융합기술을개발할수있는만큼국내다양한분야의연구자들이협력연구수행을위한시스템및인프라마련이필요함 또한뇌연구의다학제적융합연구를감안하여기존에기술력을확보하고있는 IT 혹은 NT 기술들과접목하여신기술및틈새기술을개발하여선진국과의경쟁에대응해야함 연구결과및기술을산업화와연계하여기술특성에따라치료제및예방 진단기술, 뇌 신경정보및융합기술, 두뇌개발및두뇌훈련기술등다차원적인기술개발전략이필요함 뇌 신경과학및관련기술이진보할수록이러한기술개발을보다올바르게장려할수있는윤리 제도적측면의시스템을구축해야할것으로사료됨

58 48 뇌연구및활용기술 6. 참고문헌 1) Business Insights, CNS Disorders - Current market landscape & dynamics (2007.4) 2) Global Industry Analysts Inc, EEG/EMG/Brain Function Monitoring - Executive Summary - Global Strategic Reports (2007.1) 3) Technology Review, " 10 Emerging Technologies" (2006, 2007) 4) NIH, NIH at the Crossroads: Strategies for the Future (2006) 5) The Journal of Neuroscience, "The National Institute of Health Blueprint for Neuroscience Research" (2006) 6) Business Insights, The CNS Market Outlook to Healthcare ( ) 7) Datamonitor, Top CNS Portfolios in The Industry Gold Standards ( ) 8) Datamonitor, Strategic Perspectives 2001: CNS Market and Pipeline Overview ( ) 9) 과학기술부, 2007년도뇌연구촉진시행계획 ( 안 ) (2007.4) 10) 뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업단, 국내뇌연구개발과산업화관련기술및시장동향조사 ( ) 11) 뇌기능활용및뇌질환치료기술개발연구사업단, 국내뇌연구개발과산업화관련기술및시장동향조사 (2005.4) 12) 과학기술부. 생명공학백서 (2003, 2005) 13) 생물학연구정보센터 (BRIC) 생물동향검색자료 14) 각종인터넷보도자료및생명공학정책연구센터포털사이트 기술동향

59 특허맵분석 _ 뇌연구 BT 기술동향보고서 분석대상 : 뇌연구및활용기술분야

60 [ 뇌연구관련 ] 검색키워드및검색결과 특허 DB: Focust 해외특허검색 Brain or neur* or nerv* or cerebr* or forebrain or midbrain or spine 검색키워드 : or hypothala* or thalam* or GABA or NMDA or axon or dendrite or cerebel* or hippocam* or synap* or glia* or cogniti* or dopam* => 19,466 건 => 패밀리특허제거후 9,622 건 => 노이즈특허제거후 8,492 건 검색기간 ( 공개년월일기준 ): 검색범위 : 검색도메인 : to Title AND Abstract ( 모두포함인경우 ) 미국 / 유럽공개및등록, PCT/ 일본영문공개 * 노이즈특허제거기준 : 인간의뇌신경세포와그결합구조를모방하여만든전자회로망및신경회로관련특허와이를이용한연산장치및제어장치관련특허는뇌연구범주를벗어난것으로간주하여제거함 비포함관련키워드 : soldering or "neural network" or "neural networks" or self-learning or "neural circuit" or "neuro circuit" or "neuro network" 2

61 [ 뇌연구관련 ] 검색키워드및검색결과 특허 DB: Focust 국내특허검색 뇌 or 신경 * or 뇌혈관 or 뇌혈류 or 전뇌 or 중뇌 or 척수 or 시상하부 or 시상 검색키워드 : or GABA or NMDA or 축색 or 수상돌기 or 수지상돌기 or 해마 or 시냅스 or 정신 or 도파민 => 1,241 건 => 노이즈특허제거후 920 건 검색기간 ( 공개년월일기준 ): 검색범위 : 검색도메인 : to Title AND Abstract ( 모두포함인경우 ) 한국공개및등록 * 노이즈특허제거기준 : 인간의뇌신경세포와그결합구조를모방하여만든전자회로망및신경회로관련특허와이를이용한연산장치및제어장치관련특허는뇌연구범주를벗어난것으로간주하여제거함 비포함관련키워드 : 신경회로 or 신경회로망 or 신경회로 or 신경회로망 or 식기세척기 or 세척수 or 인공신경망 or 신경망 or 냉각 or 공조 or 용강온도 3

62 [ 뇌연구관련 ] 특허분석결과 [ 뇌연구해외특허 ] 특허등고선 연도별특허출원및등록현황 연도별 / 도메인별특허출원및등록현황 우선권주장국가별특허건수 연도별 / 우선권주장국가별특허출원및등록현황 주요출원기관별특허건수 주요출원기관의특허출원및등록추세 최다인용특허 [ 한국의뇌연구해외특허 ] * 한국의뇌연구해외특허는한국을우선권주장국가로지정하여해외에출원혹은등록된특허를선별함 [ 뇌연구국내특허 ] 4

63 알츠하이머 등 퇴행성 신경질환에 효능 보이는 화합물/치료제/진단제 중추신경계질환 치료제 및 치료기술 뇌로의 약물전달방법 신경병증성 통증 치료제 [뇌연구 관련] 특허 등고선 신경줄기세포 배양방법 신경재생 세포치료방법 신경재생유전자 5 도파민수용체 등 신경전달체 기능 조절 화합물 인체 삽입형 뇌 전기자극시스템

64 [ 뇌연구관련 ] 연도별특허출원및등록현황 Total 8, Question 뇌연구관련특허의출원및등록추이는어떻게이루어지고있는가? Observation 뇌연구및이를활용한응용기술 관련특허는분석기간인 1990 년대중반에도연간 300 편이상의특허가출원및등록되는상황 뇌연구는비교적연구역사및연구기간이오래된분야이나 2000 년대접어들면서뇌연구를위한새로운접근방법및영상기술들이발전하면서관련특허의출현건수가빠르게증가하고있는현황임 6 Number of Patents.6.20 Publication Year * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보일수있음

65 [ 뇌연구관련 ] 연도별 / 도메인별특허출원및등록현황 1000 Question 800 US WO JP EP 도메인별로뇌연구관련특허출원및등록추이는어떻게이루어지고있는가? 600 Observation 뇌연구및신경과학그리고이를 활용한기술관련특허는상당수가미국특허로출원및등록되고있으며, 년대이후 PCT 출원으로특허의공개가증가되고있는추세임 Publication Year 7 Number of Patents

66 [ 뇌연구관련 ] 우선권주장국가별특허건수 DK 78 Question IT KR 대한민국 뇌연구관련특허의권리를가장많이보유하고있는국가는어디인가? WO 129 Observation FR EP DE 전세계적으로뇌연구및신경과학그리고이를활용한기술에관한특허의권리를가장많이보유한국가는 4,876 건의특허를보유한미국이독보적인위치에있음 GB JP 그뒤로 1,476 건으로일본, 영국, 독일등의순임 US Number of Patents 4876 대한민국은세계에서 8 번째로 뇌연구관련특허를보유한국가로 89 건의관련해외특허를보유하고있음 * 우선권주장국가란우선권을가지는특허가출원된국가로서대다수출원인혹은주발명인의자국에출원된특허를우선권으로지정함 * EP WO 로표기된경우, 우선권주장대상특허가다국적연합특허기구인 EP( 유럽특허청 ) 혹은 WO( 세계특허청 ) 에출원된특허를말함 8

67 [ 뇌연구관련 ] 연도별 / 우선권주장국가별특허출원및등록현황 US JP GB DE EP FR WO KR IT DK Question 뇌연구관련특허의권리를가장많이보유하고있는국가의특허출원및등록추이는어떻게이루어지고있는가? Observation 가장많은특허를보유하고있는미국의경우 1990 년대후반및 2000 년대에들어서면서그증가추세가더욱가파라지고있음 Number of Patents Publication Year.6.20 일본의경우, 조사시작시기부터 비슷한수준의특허를출원및등록하고있으며시기별로증가추세에대한특징이보이지않음 * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보일수있음 9

68 [ 뇌연구관련 ] 주요출원기관별특허건수 ALLERGAN INC 37 ELI LILLY & CO LTD 37 NIH 38 SMITHKLINE BEECHAM CORP 41 JOHNS HOPKINS UNIVERSITY 47 ABBOTT LABORATORIES 51 WARNER-LAMBERT CO 54 BAYER AG 56 MEDTRONIC INC 77 NEUROGEN CORP 77 UNIVERSITY OF CALIFORNIA 101 PFIZER INC 102 MERCK & CO. INC Number of Patents Question 전세계적으로뇌연구관련특허의주요출원기관들은어디인가? Observation 전세계적으로뇌연구및뇌 신경 질환관련특허를가장많이보유한출원기관은머크사, 화이자사등거대제약기업들로뇌 신경질환치료제및의료기술관련특허들상당수보유함 제약회사들의뇌연구및뇌 신경질환관련기술개발노력이주목되는가운데캘리포니아대학과존스홉킨스대학등의뇌연구도활발히이루어지고있음 10

69 [ 뇌연구관련 ] 주요출원기관의특허출원및등록추세 MERK & CO Question 전세계적으로뇌연구관련주요출원기관들의특허활동추세는? 10 Observation MERCK & CO. INC. PFIZER INC.6.20 뇌연구관련특허를가장많이보유하고있는 Merk & Co 는 1990 년대중반부터최근까지꾸준하게기술개발을수행하고있으며 1990 년대후반과 2000 년대초반이관련특허의수가가장많은시기임 UNIVERSITY OF CALIFORNIA MEDTRONIC INC NEUROGEN CORP BAYER AG WARNER-LAMBERT CO ABBOTT LABORATORIES JOHNS HOPKINS UNIVERSITY SMITHKLINE BEECHAM CORP Pfizer 사또한조사기간동안꾸준한기술개발을수행하고있으며 2000 년대초반이후더욱활발해지고있음을알수있음 NIH ALLERGAN INC 11 Number of Patents

70 [ 뇌연구관련 ] 최다인용특허 Brain resuscitation and organ preservation device and method for performing the same System for treatment of neurological disorders 150 In vitro growth and proliferation of genetically modified multipotent neural stem cells and their progeny Isolation propagation and directed differentiation of stem cells from embryonic and adult central nervous system of mammals Treatment of autonomic nerve dysfunction with botulinum toxin Assignee 0 LIFE RESUSCI TECH NEUROPACE INC NEUROSPHERES HOLDINGS CNS STEM CELL TECH SINAI SCHOOL MEDICINE or Inventor * 피인용회수조회 : 기준일부외과적뇌수술기술및기기에관한특허는제외함 Question 전세계적으로뇌연구관련특허중인용이많이된중요특허는무엇인가? Observation 전세계적으로피인용이많이된 뇌연구관련주요특허들은뇌 신경질환치료방법에관한내용들임 신경줄기세포의배양방법과중추 신경시스템성체및배아줄기세포유래신경세포배양및분화와관련된줄기세포의뇌연구및뇌 신경질환치료기술에대한특허들이많이인용되고있음 Cited by Counts

71 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A 13

72 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허인용도분석 _US A [Assignee 기준 ] 14

73 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A 15

74 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허인용도분석 _US A [Assignee 기준 ] 16

75 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A 17

76 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허인용도분석 _US A [Assignee 기준 ] 18

77 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A 19

78 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허인용도분석 _US A [Assignee 기준 ] 20

79 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A 21

80 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허인용도분석 _US A [Assignee 기준 ] 22

81 [ 뇌연구관련 ] 특허분석결과 [ 뇌연구해외특허 ] [ 한국의뇌연구해외특허 ] 연도별특허출원및등록현황 연도별 / 도메인별특허출원및등록현황 주요출원기관별특허건수 주요발명인별특허건수 최다인용특허 * 한국의뇌연구해외특허는한국을우선권주장국가로지정하여해외에출원혹은등록된특허를선별함 [ 뇌연구국내특허 ] 23

82 [ 한국의뇌연구관련 ] 연도별특허출원및등록현황 20 Total 89 Question 한국의뇌연구관련특허의출원및등록추이는어떻게이루어지고있는가? Observation Number of Patents 5 국내의뇌연구및이를활용한응용기술관련특허는 2000 년대이후관련특허의출원및등록속도가빠르게증가하고있음 Publication Year.6.20 국내관련특허는 건으로 양적으로는 8 번째로많은특허를보유하고있음 * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보일수있음 24

83 [ 한국의뇌연구관련 ] 연도별 / 도메인별특허출원및등록현황 US WO JP EP Question 도메인별로한국의뇌연구관련특허출원및등록추이는어떻게이루어지고있는가? Observation 한국에서의뇌연구관련특허는 2000 년대초반부터미국을중심으로 PCT 로의특허출원및등록이활발히진행되고있음 Number of Patents 년이후뇌연구관련특허의세계출원 (PCT) 이상대적으로많이증가함 Publication Year 25

84 [ 한국의뇌연구관련 ] 주요출원기관별특허건수 SEOUL UNIVERSITY 2 DIGITAL BIOTECH CO 2 KYUNG HEE UNIVERSITY 2 KRIBB 2 KAIST 2 EUGENBIO INC 2 KIST 3 KRICT 3 NEUROTECH CO Number of Patents * 일부뇌파조율기구및뇌학습프로그램관련특허를보유한출원기관은주요출원기관에서제외함 Question 한국에서뇌연구관련특허활동을활발히수행하는출원기관은어디인가? Observation 국내에서뇌연구및뇌 신경질환관련특허를상대적으로많이보유한기관은없으며주요출원기관들이 3~2 편의특허를보유 뇌질환치료제전문개발회사인 NEUROTECH 를비롯한 EUGENEBIO, Digital Biotech 등바이오벤처와 KRICT, KIST, KRIBB 등출연연및 KAIST, 경희대, 서울대등대학에서관련기술개발을진행중 26

85 [ 한국의뇌연구관련 ] 주요발명인별특허건수 CHOI; GIL-WOON Unassigned 2 KOH; HUN YEONG KIST 2 RYU; CHANG SU 2 ILSUNG PHARM & DIGITAL BIOTECH SHIN, IN-JAE Yonsei University 2 KIM, SUN-YEOU Unassigned 2 JAHNG; TAE-AHN Unassigned 2 KIM; SUNG JIN Unassigned 2 GWAG; BYOUNG- JOO NEUROTECH CO Number of Patents * 주발명자를기준으로주발명자의최근소속을기준으로표기함일부뇌파조율기구및뇌학습프로그램관련특허를보유한주발명자는주요발명인에서제외함 Question 한국에서뇌연구관련특허활동을활발히수행하는발명자는누구인가? Observation 국내뇌연구관련특허의주요 발명인들은기업, 대학, 연구기관등다양한출원기관에소속된발명자들이활동 NEUROTECH 의 GWAG; BYOUNG-JOO 발명자가 4 건의관련특허를보유하고있음 27

86 [ 한국의뇌연구관련 ] 최다인용특허 Quinolinic sulfide derivatives acting as NMDA receptor antagonists and process for preparation thereof COMPOUNDS, COMPOSITIONS AND METHODS FOR PREVENTING NEURODEGENERATION IN ACUTE AND CHRONIC INJURIES IN THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM 3 Composition for inhibiting glutamatemediated neurotoxicity comprising ginsenoside Rg3 or ginsenoside Rh2 1 1 Backward Citation: Assignee KRICT NEUROTECH CO RHIM, HYEWHON KIM, HO CHEOL Extract from scutellariae radix having neuroprotective effects and pharmaceutical preparations containing the same * 피인용회수조회 : 기준일부외과적뇌수술기술및기기와뇌파조율기기및뇌훈련기술에관한특허는제외함 Question 한국의뇌연구관련특허중인용이많이된중요특허는무엇인가? Observation 한국의뇌연구관련특허중화학 연구원에서 1999 년등록한특허는 NMDA 수용체길항제로서역할하는퀴놀론유도체관련내용으로 4 회피인용됨 이외에도뉴로테크및개인발명자들의뇌 신경질환에치료및예방효능을화합물및천연추출물관련특허들이있음 Cited by Counts or Inventor

87 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A 29

88 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허인용도분석 _US A [Assignee 기준 ] 30

89 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _WO A1 31

90 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허인용도분석 _WO A1 [Assignee 기준 ] 32

91 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A1 33

92 [ 뇌연구관련 ] 핵심특허검토 _US A1 34

93 [ 뇌연구관련 ] 특허분석결과 [ 뇌연구해외특허 ] [ 한국의뇌연구해외특허 ] * 한국의단백질체해외특허는한국을우선권주장국가로지정하여해외에출원혹은등록된특허를선별함 [ 뇌연구국내특허 ] 연도별특허출원및등록현황 연도별 / 우선권주장국가별특허출원및등록현황 주요출원기관별특허건수 주요출원기관의특허출원및등록추세 주요발명인별특허건수 주요발명인의특허출원및등록추세 35

94 [ 국내의뇌연구관련 ] 연도별특허출원및등록현황 150 Total 920 Question 국내의뇌연구관련특허의출원및등록추이는어떻게이루어지고있는가? Observation Number of Patents 한국특허청에출원및등록된뇌연구및뇌 신경질환관련특허는총 920 건으로 2000 년대초반이후증가추세를보이고있음 Publication Year.6.20 분석시작기간인 1995 년에도관련특허는존재하여해외출원기관의국내진입을예상할수있음 * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보일수있음 36

95 [ 국내의뇌연구관련 ] 연도별 / 우선권주장국가별특허출원및등록현황 US KR JP GB DE EP FR IT DK SE Question 우선권주장국가별로국내의뇌연구관련특허출원및등록추이는어떻게이루어지고있는가? Observation Number of Patents Publication Year * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보일수있음.6.20 우선권주장국가로살펴본국내뇌연구기술보유주요국가는미국 (339 건, 37% 차지 ) 과한국 (277 건, 30% 차지 ) 으로 1990 년대후반이후활발한특허활동이이루어지고있음 그뒤로일본, 영국, 독일을우선권으로하는해외의특허들이진입해있음 37

96 [ 국내의뇌연구관련 ] 주요출원기관별특허건수 스미스클라인비이참 8 Question 한국화학연구원 주식회사엘컴사이언스 오르토 - 맥네일파마슈티칼 국내에서뇌연구관련특허활동을활발히수행하는출원기관은어디인가? 서울대학교산학협력재단 뉴로젠코포레이션 9 9 Observation 김호철 한국과학기술연구원 뉴로테크 경희대학교 뇌연구및뇌 신경질환관련하여 해외의제약기업들이다수의특허를보유하여국내에진입한상황이며국내대학및연구원을중심으로특허활동을하고있음 워너 - 램버트캄파니 에프. 호프만 - 라로슈 화이자인코포레이티드 Number of Patents 국내에진입한주요출원기관으로는화이자사, 로슈사, 워너 - 램버트사등해외의제약업체들이주요출원기관 1, 1, 2, 2, 3 위를차지하며국내에진입한상황 * 우선권주장국가란우선권을가지는특허가출원된국가로서대다수출원인혹은주발명인의자국에출원된특허를우선권으로지정함 * EP WO 로표기된경우, 우선권주장대상특허가다국적연합특허기구인 EP( 유럽특허청 ) 혹은 WO( 세계특허청 ) 에출원된특허를말함 38

97 [ 국내의뇌연구관련 ] 주요출원기관의특허출원및등록추세 Pfizer Question 국내에서뇌연구관련특허의주요출원기관의특허활동추세는? 4 3 Observation 한국특허청에가장많은뇌연구관련특허를출원한화이자사는조사시작시기인 1990 년대중반부터최근까지꾸준히특허활동을하고있음 화이자인코포레이티드에프. 호프만 - 라로슈아게 워너 - 램버트캄파니한국과학기술연구원 김호철뉴로젠코포레이션 서울대학교산학협력재단경희대학교산학협력단 학교법인경희대학교오르토 - 맥네일파마슈티칼 주식회사엘컴사이언스한국화학연구원 스미스클라인비이참 국내에서는경희대학교, 뉴로테크, 한국과학기술원, 서울대학교, 화학연구원등대학, 바이오벤처및연구기관이뇌연구및뇌질환치료제관련기술및특허를보유하고있음 * 특허공개는통상 18 개월이소요되어최근 2~3 년감소추세보일수있음 39 Number of Patents

98 [ 국내의뇌연구관련 ] 주요주발명인별특허건수 원무호 한림대학교 4 사무엘웨이스 4 뉴로스피어스리미티드 강봉균 서울대학교 4 김정애 영남대학교 4 김현수 4 주식회사풀무원 알라닌알렉산더 4 에프. 호프만 - 라로슈 이명구 충북대학교 4 최병길 리젠바이오텍 5 김영중 서울대학교 6 곽병주 뉴로테크 7 박노상 한국화학연구원 7 김선여 경희대학교 10 김호철 Number of Patents 경희대학교 * 저자의최근소속을기준으로표기함 Question 국내에서뇌연구관련특허활동을활발히수행하는발명자는누구인가? Observation 한국특허청에출원및등록된 뇌연구관련특허의주요발명자는경희대소속김호철발명자가뇌질환예방및치료에효능을보이는천연추출물과관련하여 17 편의특허를보유 경희대, 서울대, 충북대, 한림대등대학소속의발명자들과연구기관및기업소속의한국발명자들이포함되어있음 많은경우한국의발명자들이출원한특허들이주요발명자로조사되었으며일부해외제약회사소속의발명자들의활동도볼수 40 있음

99 [ 국내의뇌연구관련 ] 주요주발명자의특허출원및등록추세 Question 8 국내에서뇌연구관련특허의주요발명자의특허활동추세는? 6 Observation 한국특허청에공개및등록된 뇌연구관련특허들의주요발명자인경희대학교김호철발명자는 2000 년대초반이후부터뇌질환예방및치료에효능을보이는천연추출물과관련기술개발의결과를특허화하는것을알수있음 김호철김선여박노상김영중 최병길이명구알라닌알렉산더김현수 김정애강봉균사무엘웨이스원무호 김기문스니더마이클 뇌연구및활용기술관련주요 발명자들이 2000 년대이후특허활동을시작하거나활발해지는것을관찰할수있으며화학연구원박노상발명자와충북대이명구발명자는 1990 년대후반에도관련기술개발을수행함 41 Number of Patents

100 [ 뇌연구관련 ] 특허분석결과요약 전세계적인뇌연구뇌연구및이를이를활용한활용한응용기술은 년대년대중반에도연간연간 건이상의이상의특허가특허가출원출원및등록되는상황으로뇌연구는비교적비교적연구역사및연구기간이오래된오래된분야이나 년대년대접어들면서뇌연구를위한위한새로운새로운접근방법및영상기술들이발전하면서관련관련특허의특허의출현건수가빠르게빠르게증가하고있는있는현황임현황임 뇌연구에서기술개발이활발하게이루어지는분야는분야는뇌로의뇌로의약물전달시스템,, 뇌 신경질환 치료제치료제및치료기술,, 신경줄기세포를이용한이용한세포치료방법,, 신경전달체기능조절화합물화합물,, 인체삽입형뇌전기자극시스템분야분야등으로등으로개발되고있음있음 뇌연구뇌연구관련관련특허는특허는주로주로미국미국특허청으로출원되고있으며있으며관련관련특허를특허를많이많이보유한보유한출원기관으로는로는거대거대제약사인머크사머크사,, 화이자사등으로등으로제약회사들의뇌 신경질환 치료제치료제개발이개발이활발함활발함 한국에서해외에해외에출원한출원한뇌연구뇌연구관련관련특허를특허를보유한보유한출원기관들은뇌질환뇌질환치료제치료제전문전문개발회사인 NEUROTECH 를비롯한비롯한 EUGENEBIO, Digital Biotech 등바이오벤처와 KRICT, KIST, KIST, KRIBB 등출연연출연연및 KAIST, 경희대경희대,, 서울대서울대등대학에서관련관련기술개발을진행진행중 한국한국특허청에출원된출원된뇌연구뇌연구관련관련특허들은 년대년대들어들어활발하게공개되기시작하였으며한국을한국을우선권으로한특허가특허가미국미국 (37%) (37%) 다음으로전체전체특허의특허의 30% 30% 를차지하고있음있음 주요주요출원기관으로는화이자화이자,, 로슈로슈,, 워너워너 - 램버트램버트등해외의해외의제약기업들이국내에국내에진입한진입한상황이며국내의국내의바이오벤처,, 대학대학및연구원를중심으로특허활동을하고하고있음있음 42

101 BT 기술동향보고서 Paper Mapping_ 뇌연구및활용기술분야