뇌전증 환자 유형 맞는 동물모델 찾았다… "신약 개발 정확도 향상 기대"

연세의대 연구팀, 환자·설치류 뇌 조직 1056개 전사체 분석

해마 카이네이트 주입 마우스, 해마경화증 동반 환자와 가장 유사

뇌전증환자와 동물모델 데이터를 분석하는 과정. [사진=세브란스병원]

난치성 뇌전증 환자의 질환 유형을 가장 잘 재현하는 동물모델을 객관적으로 찾아내는 분석 체계가 개발됐다. 환자 특성에 맞는 동물모델을 활용할 수 있게 되면서 뇌전증 치료제의 전임상 연구 정확도와 신약 개발 성공 가능성이 높아질 것으로 기대된다.

세브란스병원은 6일 연세대학교 의과대학 김준호 신경과학교실 임상강사와 이상보 의생명시스템정보학교실 연구원이 공동 제1저자로 참여한 연구 결과가 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 최근호에 게재됐다고 밝혔다. 김상우 의생명시스템정보학교실 교수와 김원주 신경과학교실 교수가 공동 교신저자를 맡았다.

이번 연구는 연세대 의대 '융합형 의사과학자 양성사업'을 통해 배출된 신진 의사과학자들이 주도했다.

난치성 뇌전증은 약물만으로 발작이 충분히 조절되지 않는 질환이다. 새로운 치료제를 개발하려면 사람에게 투여하기에 앞서 동물모델을 활용한 전임상 연구를 거쳐야 한다.

다만 기존에는 어떤 동물모델이 특정 환자의 질환 특성을 가장 잘 반영하는지 객관적으로 판단할 기준이 부족했다. 연구자들이 경험과 관행에 따라 동물모델을 선택하는 경우가 많았던 이유다.

연구팀은 인간 뇌 조직 샘플 694개와 마우스·흰쥐 등 설치류 뇌 조직 샘플 362개를 통합해 대규모 전사체 분석을 진행했다. 전사체는 세포에서 발현되는 유전자 전체를 뜻하며, 질환의 분자적 특성을 파악하는 데 활용된다.

연구팀은 종(Species), 뇌전증 유도 방법(Induction method), 유도 약물 투여 경로(Administration route), 뇌전증 병변의 편측성(Lateralization), 나이(Age), 질환 단계(Phase) 등 6개 항목을 기준으로 동물모델을 분류하는 '시아랩(SIALAP)' 체계를 구축했다.

분석 결과에 따르면 해마에 뇌전증 유도 물질인 카이네이트(kainate)를 주입한 마우스 모델이 해마경화증을 동반한 난치성 뇌전증 환자의 상태를 가장 잘 재현하는 것으로 나타났다. 해마는 기억과 학습을 담당하는 뇌 부위다. 해마경화증 환자에서는 이 부위의 신경세포 손상이 나타난다.

반면 해마에 전기 자극을 반복해 뇌전증을 유도한 흰쥐 모델은 해마경화증이 없는 뇌전증 환자의 상태를 가장 잘 반영했다.

서로 다른 동물모델이 각각 다른 유형의 뇌전증 환자 상태를 대표한다는 사실을 분자 수준에서 확인한 것은 이번이 처음이라고 연구팀은 설명했다.

김준호 임상강사는 "이번 연구가 보다 정확한 전임상 연구와 치료제 개발로 이어지는 데 도움이 되길 바란다"고 말했다.
 

[사진=세브란스병원]