뇌전증 신약 개발 시행착오 줄인다 … 연대의대, 환자 맞춤 동물모델 제시

난치성 뇌전증 환자의 질환 특성을 보다 정확하게 반영하는 동물모델을 선별할 수 있는 기준이 마련됐다.

연세대학교 의과대학 연구팀은 인간과 설치류의 뇌 조직 전사체를 비교해 해마경화증 유무 등 환자의 뇌전증 유형에 따라 적합한 동물모델이 다르다는 사실을 확인했다고 6일 밝혔다.

이번 연구에는 연세의대 김준호 신경과학교실 임상강사와 이상보 의생명시스템정보학교실 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 김상우 의생명시스템정보학교실 교수와 김원주 신경과학교실 교수는 공동 교신저자를 맡았다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최근호에 게재됐다.

난치성 뇌전증은 약물치료에도 발작이 조절되지 않는 질환이다. 새로운 치료제 개발을 위해서는 동물모델을 활용한 전임상 연구가 필요하지만, 어떤 모델이 실제 환자의 질환 특성을 가장 잘 반영하는지 판단할 객관적인 기준은 부족했다.

연구팀은 인간 뇌 조직 샘플 694개와 마우스 등 설치류 모델의 뇌 조직 샘플 362개를 통합해 전사체를 분석했다. 전사체는 세포에서 발현되는 유전자 전체를 뜻하며 질환의 분자적 특성을 파악하는 데 활용된다.

연구팀은 동물의 종과 뇌전증 유도 방법, 유도 약물 투여 경로, 병변의 편측성, 나이, 질환 단계 등 6개 항목을 기준으로 동물모델을 분류하는 ‘시아랩(SIALAP)’ 체계도 구축했다.

분석 결과 해마에 뇌전증 유도 물질인 카이네이트를 주입한 마우스 모델은 해마 신경세포가 손상된 해마경화증 동반 난치성 뇌전증 환자의 상태를 가장 유사하게 재현했다.

반면 해마에 전기 자극을 반복해 뇌전증을 유도한 설치류 모델은 해마경화증이 없는 환자의 특성을 상대적으로 잘 반영했다.

연구팀은 서로 다른 동물모델이 각각 다른 유형의 뇌전증을 대표한다는 점을 전사체 수준에서 확인한 첫 연구라고 설명했다. 환자군과 맞지 않는 동물모델을 사용하는 데 따른 전임상 연구의 오류를 줄이고 치료제 개발 효율을 높이는 데 활용할 수 있다는 것이다.

이번 연구는 연세의대 융합형 의사과학자 양성사업 출신 연구자들이 주도했다. 해당 사업은 임상 수련을 받은 의사가 의과학 연구 분야에 진입할 수 있도록 지원하는 프로그램이다.

김준호 임상강사는 “환자의 뇌전증 유형을 가장 잘 반영하는 동물모델을 객관적으로 선택할 기준이 부족했다”며 “이번 연구가 보다 정확한 전임상 연구와 치료제 개발에 도움이 되길 기대한다”고 말했다.

김상우 교수는 “사람과 동물의 유전자 정보를 비교해 동물모델의 정확도를 객관적으로 평가했다”며 “뇌전증뿐 아니라 다른 난치성 질환의 신약 개발에도 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.