연세의대, 뇌전증 맞춤형 동물모델 규명…신약 개발 새 기준

‘융합형 의사과학자’ 양성사업 결실…젊은 연구자 주도
연구 결과 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 게재

뇌전증 환자와 동물모델 데이터를 분석하는 과정./세브란스

국내 연구진이 대규모 전사체 분석을 통해 난치성 뇌전증 환자의 질환 유형과 가장 잘 일치하는 동물모델을 규명했다. 그동안 연구자의 경험에 의존하던 전임상 동물모델 선택의 객관적인 기준이 마련되면서 신약 개발 과정의 효율과 성공 가능성이 크게 높아질 것으로 전망된다.

연세대학교 의과대학 연구팀(공동 제1저자 김준호 연세의대 신경과학교실 임상강사·이상보 의생명시스템정보학교실 연구원, 공동 교신저자 김상우 의생명시스템정보학교실 교수·김원주 신경과학교실 교수)은 인간 뇌 조직 샘플 694개와 설치류 모델 뇌 조직 샘플 362개를 통합한 대규모 전사체 분석 연구 결과를 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 18.1)' 최근호에 게재했다고 6일 밝혔다.

기존 난치성 뇌전증 치료제 개발 과정에서는 실제 환자의 질환 특성을 정확히 반영하는 동물모델을 적용할 객관적인 기준이 없다 보니 연구자의 경험에 의존하는 경우가 많았다.

이에 연구팀은 종, 뇌전증 발생 유도 방법, 약물 투여 경로, 편측성, 나이, 질환 단계 등 6개 항목을 기준으로 동물모델을 체계적으로 분류하는 '시아랩(SIALAP)' 체계를 구축했다.

분석 결과, 기억을 담당하는 뇌의 해마에 뇌전증 유도 물질인 카이네이트를 주입한 마우스 모델은 해마 신경세포가 손상된 해마경화증 동반 난치성 뇌전증 환자의 상태를 가장 잘 재현했다.

해마에 전기 자극을 반복해 뇌전증을 유도한 흰 마우스 모델은 해마경화증이 없는 뇌전증 환자의 상태를 정확히 반영했다. 서로 다른 동물모델이 각기 다른 유형의 뇌전증을 대표한다는 사실을 분자 수준에서 확인한 것은 세계 첫 사례다.

이번 연구는 연세의대가 진행하는 융합형 의사과학자 양성사업을 통해 배출된 젊은 의사과학자들이 주도해 성과를 거뒀다.

김상우 교수는 "이번 연구는 사람과 동물의 유전자 정보를 비교해 동물모델의 정확도를 객관적으로 평가한 첫 사례"라며 "뇌전증뿐 아니라 다양한 난치성 질환의 신약 개발에도 활용될 수 있을 것"이라고 강조했다.

김원주 교수는 "동물모델이 인간 질환을 얼마나 잘 반영하는지를 전사체 수준에서 체계적으로 검증한 것은 세계적으로 처음"이라며 "이번 성과가 향후 전 세계 뇌전증 전임상 연구의 새로운 이정표로 자리 잡기를 바란다"고 말했다.