세계 최초 치매 환자 맞춤형 치료 예측 기술 개발​
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세계 최초 치매 환자 맞춤형 치료 예측 기술 개발​
  • 전현애 기자
  • 승인 2021.01.15 10:37
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KAIST, 시스템생물학 이용 알츠하이머성 환자 맞춤형 약물 효능평가 플랫폼 개발
"향후 치매 치료제 개발, 우리나라가 국가적 우위 선점할 것"
이번 연구의 전체 흐름을 보여주는 모식도
이번 연구의 전체 흐름을 보여주는 모식도

KAIST 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀은 서울대학교 의과대학 묵인희 교수 연구팀과 공동으로 시스템생물학과 알츠하이머 환자 유래 뇌 오가노이드 모델의 융합으로 환자 맞춤형 약물 효능평가 플랫폼을 세계 최초로 개발했다고 14일 밝혔다.

알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지하는 대표적 치매 질환이나 현재까지 발병 원인이 불명확하며 근본적인 치료제도 없는 인류가 극복하지 못한 질병 중 하나다.

알츠하이머병 치료제 개발 난제 중 하나는 실제 살아있는 환자의 뇌를 직접 실험 샘플로 사용할 수 없다는 것이었다. 이는 수많은 치료제 후보군의 약물 효능을 정확히 평가하기가 어려워 치료제 개발의 걸림돌로 작용해왔다.

조광현 교수 공동 연구팀은 실제 치매환자에서 유래한 뇌 오가노이드 기반으로 생물학적 메커니즘에 대한 수학 모델링을 융합하여 약물효능 예측이 가능한 플랫폼을 세계 최초로 개발했다. 

환자 혈액으로부터 역분화줄기세포를 구축 후 이를 이용해 3D 뇌 오가노이드를 제작하고 실제 환자의 뇌와 유사한 환경 구축을 통해 실험적 한계를 극복했다.

또한 시스템생물학 기반 수학 모델링 기법으로 알츠하이머병의 신경세포 특이적 네트워크망을 구축하고, 이를 실제 알츠하이머병 환자 및 정상군 유래 뇌 오가노이드를 통하여 신경세포 컴퓨터 모델의 실효성을 검증했다. 

이 연구결과는 알츠하이머병의 시스템생물학 기반 신경세포 컴퓨터 모델을 실제 환자 유래 뇌 오가노이드로 검증한 세계 최초의 사례이다.

이는 환자 맞춤형 치료의 불모지로 여겨졌던 뇌 질환분야에서도 알츠하이머병 환자의 유전형에 따른 최적의 약물 효능 예측이 가능하게 됨을 의미하며 향후 약물 타겟 발굴에 기여할 것으로 기대된다.

(왼쪽부터) 바이오및뇌공학과 조광현 교수, 장소영 박사과정
(왼쪽부터) 바이오및뇌공학과 조광현 교수, 장소영 박사과정

조광현 교수는 “이번에 개발한 시스템생물학 기반 알츠하이머성 치매환자 약물 효능평가 플랫폼을 통해 향후 치매 치료제 개발 경쟁에서 우리나라가 국가적 우위를 선점할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 

이번 연구는 보건복지부 한국보건산업진흥원의 국가치매극복기술개발 사업 및 한국연구재단의 중견연구자지원사업으로 수행됐으며 연구성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈 1월 12일자 논문으로 게재됐다.


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