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난치성 뇌전증 치료제 개발을 위해 환자 질환 유형을 가장 잘 반영하는 동물모델을 세계 최초로 전사체 분석을 통해 규명했다. 이번 성과로 신약 개발 과정의 효율성과 성공 가능성이 크게 높아질 것으로 기대된다.

이번 연구는 연세대학교 의과대학 융합형 의사과학자 양성사업을 통해 배출된 신진 의사과학자들이 주도했다. 김준호 임상강사(신경과학교실)와 이상보 연구원(의생명시스템정보학교실)이 공동 제1저자로 참여했으며, 김상우 교수와 김원주 교수가 공동 교신저자를 맡았다. 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Impact Factor 18.1) 최근호에 게재됐다.

난치성 뇌전증은 약물로 발작이 조절되지 않아 새로운 치료제 개발을 위해 동물모델을 활용한 전임상 연구가 필수적이다. 그러나 어떤 모델이 실제 환자의 질환 특성을 가장 잘 반영하는지 객관적 기준이 없어 연구자의 경험에 의존해왔다.

연구팀은 인간 뇌 조직 샘플 694개와 설치류 뇌 조직 샘플 362개를 통합해 대규모 전사체 분석을 진행했다. 이를 바탕으로 종, 유도 방법, 약물 투여 경로, 편측성, 나이, 질환 단계 등 6개 항목을 기준으로 동물모델을 체계적으로 분류하는 ‘시아랩(SIALAP)’ 체계를 구축했다.

분석 결과, 해마에 카이네이트(kainate)를 주입한 마우스 모델은 해마경화증을 동반한 난치성 뇌전증 환자의 상태를 가장 잘 재현했다. 반면 해마에 전기 자극을 반복적으로 가해 뇌전증을 유도한 흰 마우스 모델은 해마경화증이 없는 환자의 상태를 가장 잘 반영하는 것으로 나타났다. 서로 다른 동물모델이 각각 다른 형태의 뇌전증을 대표한다는 사실을 분자 수준에서 확인한 것은 이번이 처음이다.

김준호 임상강사는 “환자의 뇌전증 유형을 가장 잘 반영하는 동물모델을 객관적으로 고를 수 있는 기준이 없어 늘 아쉬움이 있었다”며 “이번 연구가 더 정확한 전임상 연구와 치료제 개발로 이어지는 데 도움이 되길 바란다”고 말했다.

김상우 교수는 “사람과 동물의 유전자 정보를 비교해 동물모델의 정확도를 객관적으로 평가한 첫 사례”라며 “뇌전증뿐 아니라 다양한 난치성 질환의 신약 개발에도 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

김원주 교수는 “동물모델이 인간 질환을 얼마나 잘 반영하는지를 전사체 수준에서 검증한 것은 세계적으로 처음”이라며 “이번 성과가 향후 전 세계 뇌전증 전임상 연구의 새로운 이정표가 되길 기대한다”고 덧붙였다.