작성일 : 19-07-11 12:02
김재경 KAIST 교수팀, 장 청 화이자 박사팀과 연구 , 사람마다 다른 약효 차이 수학 모델로 해결
 글쓴이 : happy
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KAIST(총장 신성철)는 김재경 수리과학과 교수와 글로벌 제약회사 화이자(Pfizer)의 장 청(Cheng Chang) 박사 공동연구팀수학적 모델을 기반으로 동물 실험과 임상 시험 간 차이가 발생하는 원인을 밝히고 그 해결책을 제시했다고 9일 밝혔다. 

연구팀은 일주기 리듬 수면 장애 신약 개발 과정에서 동물 실험과 임상 시험 간 차이가 발생하는 문제를 수학 모델을 이용해 해결하고, 신약 개발 가능성을 높였다. 이와 함께 동물과 사람 간 또는 사람마다 발생하는 약효 차이 원인도 알아냈다.  

신약 개발 과정에서 임상 시험 전 단계로 쥐 등의 동물을 대상으로 전임상 실험을 하게 된다. 이때 동물에서 보였던 효과가 사람에게선 보이지 않을 때가 종종 있고 사람마다 효과가 다르게 나타나기도 한다. 이러한 약효 차이가 발생하는 원인을 찾지 못하면 신약 개발에 걸림돌로 작용한다.  

수면 장애는 맞춤형 치료 분야에서 개발이 가장 더딘 질병 중 하나이다. 쥐는 사람과 달리 수면시간이 반대인 야행성 동물이다. 수면시간 조절 치료제가 실험쥐에게 효과가 있어도 사람에게 효과가 없는 경우가 많았고, 원인이 알려지지 않아 신약 개발에 어려움이 있었다.

연구팀은 이러한 차이의 원인을 미분방정식을 이용한 가상실험과 실제 실험을 결합해 연구했다.

그 결과, 주행성인 사람은 야행성인 쥐에 비해 빛 노출 때문에 약효가 더 많이 반감된다는 점을 알아냈다. 이는 빛 노출 조절로 그동안 사람에게 보이지 않던 약효가 발현되게 할 수 있다는 사실을 의미한다. 

수면 장애 치료 약물의 약효가 사람마다 차이를 보이는 것도 신약 개발의 걸림돌이었다. 연구팀은 증상이 비슷해도 환자마다 약효 차이가 나타나는 원인을 밝히기 위해 수리 모델링을 이용한 가상환자를 이용했다.

이를 통해 약효가 달라지는 원인은 수면시간을 결정하는 핵심 역할을 하는 생체시계 단백질인 PER2의 발현량이 달라서라는 사실을 확인했다.  

PER2의 양이 낮에는 증가하고 밤에는 감소하기 때문에 하루 중 언제 투약하느냐에 따라 약효가 바뀜을 이용해 환자마다 적절한 투약 시간을 찾아 최적의 치료 효과를 가져오는 시간요법도 개발했다.  

김재경 교수"수학이 실제 의약학 분야에 이바지해 우리가 좀 더 건강하고 행복한 삶을 살 수 있는데 도울 수 있어 행복한 연구였다"며 "이번 성과로 국내에선 아직은 부족한 의약학과 수학의 교류가 활발해지길 기대한다"고 말했다. 

이번 연구에는 김대욱 박사과정이 1 저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 '분자 시스템 생물학(Molecular Systems Biology)'에 지난 8일자 온라인판에 게재됐다.
맞춤형 시간 치료법의 개념도.<자료=KAIST 제공 >맞춤형 시간 치료법의 개념도.<자료=KAIST 제공>