알츠하이머 환자 맞춤형 치료효능 예측 기술 개발 
알츠하이머 환자 맞춤형 치료효능 예측 기술 개발 
서울대-KAIST 공동연구팀, 뇌 오가노이드 기반 약물효능 예측 플랫폼 개발 
  • 박민주
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2021.01.13 13:42
  • 댓글 0
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서울대 의과대학 생화학교실 묵인희 교수, KAIST 바이오및뇌공학과 조광현 교수 (왼쪽부터)
서울대 의과대학 생화학교실 묵인희 교수, KAIST 바이오및뇌공학과 조광현 교수 (왼쪽부터)

[헬스코리아뉴스 / 박민주] 한국보건산업진흥원은 서울대학교 의과대학 생화학교실 (묵인희 교수)과 한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 (조광현 교수) 공동연구팀이 알츠하이머 환자 유래 뇌 오가노이드 모델과 시스템생물학의 융합을 통해 환자 맞춤형 약물 효능평가 플랫폼을 세계 최초로 개발했다고 13일 밝혔다.

* 뇌 오가노이드: 환자의 역분화 줄기세포(iPSC) 유래 인공 미니 뇌 
* 시스템생물학: IT의 수학모델링 및 컴퓨터시뮬레이션과 BT의 분자세포생물학 실험을 융합하여 복잡한 생명현상을 규명하고 설명하는 연구 패러다임

알츠하이머병은 현재까지 발병 원인을 알아내지 못하고 근본적인 치료제가 없어 인류가 극복하지 못한 질병 중 하나다. 치료제 개발에 살아있는 환자의 뇌를 직접 실험 샘플로 사용할 수 없기 때문에 치료제 후보군의 약물 효능을 정확히 평가하기 어려웠다. 

연구팀은 실제 치매환자에서 유래한 뇌 오가노이드를 기반으로 생물학적 메커니즘에 대한 수학 모델링을 융합해 약물효능 예측이 가능한 플랫폼을 세계 최초로 개발했다. 환자 혈액으로부터 역분화줄기세포를 구축하고, 이를 이용해 3D 뇌 오가노이드를 제작, 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. 

교신저자 묵인희 교수는 “본 시스템생물학 플랫폼을 통해 알츠하이머병 환자의 유전형에 따라 최적의 약물 발굴이 이루어진다면 치매 치료제 개발 경쟁에서 우리나라가 국가적 우위를 선점할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 생물·물리·화학 등 자연과학 분야 최고 수준의 국제학술지 ‘Nature Communications’에 12일자 논문으로 게재됐다. 연구는 보건복지부 및 한국보건산업진흥원에서 지원하는 국가치매극복기술개발 사업으로 수행됐다. 



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