[한국기술뉴스] KAIST 바이오·뇌공학과 조광현 교수팀과 서울대학교 의과대학 생화학교실 묵인희 교수팀이 공동연구로 알츠하이머 환자 유래 뇌오가노이드 모델과 시스템생물학 융합을 통해 맞춤형 약물 효능평가 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.

알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지하는 대표적 치매 질환이다. 현재까지 발병 원인이 불명확하고 근본적인 치료제도 없는 인류가 극복하지 못한 질병 중 하나이다. 치료제 개발에 어려움 중 하나는 실제 살아있는 뇌를 직접 실험 샘플로 사용할 수 없다는 것이다. 이는 약물 효능을 정확히 평가하기 어려워 치료제 개발에 걸림돌로 작용했다.

연구팀은 실제 치매환자에서 유래한 뇌 오가노이드 기반 생물학적 메커니즘에 수학 모델링을 융합해 약물효능 예측이 가능한 플랫폼을 개발했다. 

환자 혈액으로 역분화줄기세포를 구축 후 3D 뇌 오가노니드를 제작했다. 실제 환자의 뇌와 유사한 환경을 구축해 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 오가노이드를 통해 실효성을 검증했다. 이를 통해 환자 맞춤형 치료의 불모지로 여겨졌던 뇌 질환분야에서도 알츠하이머병 환자의 유전형에 따른 최적의 약물 타겟 발굴에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

묵인희 교수는 "이번 시스템생물학 플랫폼을 통해 알츠하이머병 환자의 유전형에 따라 최적의 약물 발굴이 이뤄진다면 치매 치료제 개발 경쟁에서 우리나라가 국가적 우위를 선점할 수 있을 것"이라고 기대했다.

연구 결과는 생물·물리·화학 등 자연과학 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스 2021년 1월 12일자 논문으로 게재됐다.