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빅데이터 분석으로 새로운 항암제 찾다.

최영진    4,163    2017-07-28

‘비아그라’, ‘미녹시딜’ 이들의 공통점은 신약재창출의 성공사례이다. 임상적으로 검증되어 시장에 이미 출시 된 의약품에서 새로운 효능을 검증한다면 안전성 확보와 신약 개발비용, 시간을 획기적으로 줄일 수 있지 않을까?

* 발기부전 치료제로 알려진 ‘비아그라’는 협심증 치료제로 연구되다 발기부전의 효능이 확인된 사례이며, 고혈압치료제의 일종인 ‘미녹시딜’도 탈모치료제로 더 알려져 있다.


□ 한국과학기술정보연구원(원장 한선화, 이하 KISTI)은 미국 스탠포드대학, 캘리포니아샌프란시스코대(UCSF) 연구팀과 초고성능컴퓨터와 빅데이터 분석 기술을 활용해 신약재창출 방식으로 빠르고 안전한 항암제 발굴을 위한 원천 기술을 제시하고, 실제 간암환자조직에서의 치료효과를 성공적으로 입증했다고 밝혔다.


□ KISTI 생명의료HPC연구센터 백효정 박사와 미 연구진은 암 환자 유전체의 발현 특성과 약물 유전체 반응을 정량화 하는 역(逆)상관관계 계수(RGES, Reverse Gene Expression Score)를 모델링하고, 4종의 의약품에 대해 새로운 항암효과를 동시에 검증하였으며, 최종적으로 구충제(Pyrvinium)의 암세포 사멸효과를 실제 간암 환자 조직에서 입증하였다.

 

○ 연구진은 66,000종 이상의 약물과 화학물에 대한 암세포 전장 유전체 반응정보 및 1천만 건 이상 화학물 활성정보와 7,500명 이상의 암 환자 유전체를 분석하였다. 안전성이 확인되어 시장에 출시 된 의약품에서 새로운 항암 효과를 예측하는 상관계수 모델을 제시하고 간암 환자 치료효과를 입증한 것이다.


신약 개발은 부작용 및 독성 검증에 취약하고 수십년의 개발기간과 천문학적 비용이 요구되는 고위험 고수익의 첨단 바이오 메티컬 분야이다. 기존 시장에 출시 된 의약품 중에서 새로운 질병치료 효과를 발굴하는 ‘신약재창출 (Drug repositioning)’기술은 안전성 확보와 신약 개발시간 문제를 동시에 해결하는 획기적인 기술이다.

 

○ 그러나 약물 반응과 질병치료 효과를 모사하는 이론적 모델이 제시되지 않아, 우연히 발견하거나 수십 수백 년간의 경험적 지식에 의존하는 어려움이 있다.


KISTI 백효정 박사는 “이번 연구를 통해 암뿐만 아니라, 뇌질환, 치매 등 다양한 난치병의 치료제 개발을 위한 빠르고 안정적인 신약재창출 파이프라인이 제시되었으며, 치료과정의 약물 부작용을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.


□ 이번 연구는 미국 국립보건원 (NIH, National Institute of Health)의 지원과 스탠포드의대, 컴퓨팅 기술 기반의 신약 재창출 분야의 거장인 Atul J Butte 교수 연구진(UCSF) 과 KISTI 백효정 박사의 공동 연구로 진행되었다.

 

○ 해당 연구결과는 지난 7월 12일(한국 시간) 융합 과학 분야에서 세계적인 영향력을 지닌 네이쳐 커뮤니케이션스 (Nature Communications) 온라인판에 게재되었다.

 

○ 논문명은 “암 유전자 발현의 역 상관관계를 통한 약물 효능과 치료 표적의 발굴 (Reversal of cancer gene expression correlates with drug efficacy and reveals therapeutic targets)”이다.

자세한 내용은 본문 참조

A. Big data analytics for drug repositioning → Hepatocellular carcinoma (간암, liver cancer)

B. RGES model (역상관계수 모델)

C. Experimental results (실험 검증)

  • A. 빅데이터 분석기반 신약 재창출 모식도
  • B. 본 연구를 통해 개발된 RGES (역상관계수 모델) 계산 파이프라인
  • C. 신약 재창출 후보로 선정된 Pyvinium pamoate (구충제)의 간암환자 조직억제 효과 (보라색)

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