알츠하이머 치매 환자에 대한 맞춤형 약물 효능평가 플랫폼(Drug-screening platform)이 개발됐다.

서울의대 생화학교실 묵인희‧한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 조광현 교수팀은 13일 “알츠하이머 환자 유래 뇌 오가노이드 모델과 시스템생물학 융합을 통해 환자 맞춤형 약물 효능평가 플랫폼을 세계 최초로 개발, 국제학술지 ‘Nature Communications’ 1월12일자에 게재했다”고 밝혔다.

알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지하지만 현재까지 발병 원인이 불명확하고 근본적인 치료제도 없다.

▲ 알츠하이머병의 위험 유전자인 ApoE4를 타깃하는 환자 맞춤형 시스템생물학 기반 네트워크 컴퓨터 모델 및 약물 타깃 선정 과정

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

이에 연구팀은 환자 혈액으로부터 역분화줄기세포(Induced-pluripotent stem cell) 구축 후 이를 이용해 3D 뇌 오가노이드 제작하여 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 통해 신경세포 컴퓨터 모델의 실효성을 검증했다.

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

연구팀은 이를 통해 환자 맞춤형 치료(Precision medicine)의 불모지로 여겨졌던 뇌 질환분야에서도 알츠하이머병 환자의 유전형에 따른 최적의 약물 타깃 발굴에 기여할 것으로 기대하고 있다.

묵인희 교수는 “이 시스템생물학 플랫폼을 통해 알츠하이머병 환자의 유전형에 따라 최적의 약물 발굴이 이루어진다면 치매 치료제 개발 경쟁에서 우리나라가 국가적 우위를 선점할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 보건복지부 및 한국보건산업진흥원에서 지원하는 국가치매극복기술개발 사업으로 수행됐다.