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컵 속 알츠하이머 모델, 약물 개발 속도를 높일 수 있다는 연구 결과 발표

 
, 의학 편집인
최근 리뷰 : 03.07.2025
 
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28 November 2024, 18:42

10년 전, 연구자들은 알츠하이머병을 연구하는 새로운 모델인 '접시 속 알츠하이머(Alzheimer's in a dish)'를 도입했습니다. 이 모델은 성숙한 뇌 세포를 젤에 현탁하여 배양한 후 10년에서 13년에 걸쳐 인간의 뇌에서 일어나는 변화를 단 6주 만에 재현합니다. 하지만 이 모델이 환자에게서 나타나는 변화를 실제로 재현할 수 있을까요? 새로운 연구에서 매사추세츠 제너럴 브리검 앤 베스 이스라엘 디커니스 메디컬 센터(BIDMC)의 과학자들은 알츠하이머병 모델이 환자 뇌의 기능적 및 유전적 변화를 얼마나 정확하게 반영하는지 객관적으로 평가하는 알고리즘을 개발했습니다. Neuron 저널에 발표된 이 결과는 주요 유사점을 확인하며, 접시 속 알츠하이머 모델을 활용하여 신약 개발의 평가 및 개발 속도를 높일 수 있음을 증명했습니다.

모델의 효과성 확인

"저희의 목표는 알츠하이머 환자의 뇌에서 일어나는 일을 가장 정확하게 반영하는 최적의 모델을 찾는 것입니다. 이 3D 모델은 10년 전에 개발되었으며, 이제 이 모델이 신약 개발을 가속화할 수 있음을 시사하는 데이터를 확보했습니다."라고 매사추세츠 종합병원 신경과의 공동 저자인 김도영 박사는 말했습니다.

알츠하이머병과 싸우기 위해 힘을 합치다

이 연구는 알츠하이머병(AD) 치료법 개선을 목표로 하는 신경과학과 시스템 과학 연구자들의 협력을 통해 가능했습니다. 수십 년 동안 AD 연구의 주요 문제점은 마우스 모델의 한계였습니다. 마우스 모델은 인간에서 발견되는 아밀로이드 플라크를 비롯한 AD의 다른 특징들을 재현하지 못하기 때문입니다.

"우리는 근본적인 과제에 직면해 있습니다. 바로 인간 뇌에서 알츠하이머병의 복잡성을 진정으로 포착하는 패턴이 무엇인지 이해하는 것입니다."라고 BIDMC의 연구 공동 저자인 윈스턴 하이드 박사는 말했습니다. "개별 유전자에서 생물학적 경로로 초점을 이동시킴으로써, 우리는 신약 개발 및 시험 접근 방식을 변화시키는 시스템을 구축했습니다."

새로운 알고리즘 플랫폼

연구진은 알츠하이머병의 기능적 변화를 가장 잘 반영하는 모델을 파악하고 약물 개발의 핵심 경로를 규명하기 위해 혁신적인 경로 활성 분석(IPAA) 플랫폼을 개발했습니다. 이 연구에서 연구진은 사망한 알츠하이머병 환자의 뇌 샘플과 3D 세포 모델에서 공통적으로 나타나는 83개의 조절되지 않는 생물학적 경로를 확인했습니다.

개념 증명을 위해 연구된 경로 중 하나는 p38 MAPK(미토겐 활성화 단백질 키나아제)였습니다. 연구진은 이전에 알츠하이머병 환자를 대상으로 시험된 적이 없는 p38 MAPK 억제제를 사용하여 실험실 모델에서 알츠하이머병의 병리학적 변화를 유의미하게 감소시키는 데 성공했으며, 이는 임상 시험의 가능성을 시사했습니다.

약물 개발 확장 및 가속화

알츠하이머병 모델과 IPAA 알고리즘을 통해 연구자들은 여러 약물을 동시에 시험할 수 있게 되었습니다. 이미 수백 가지의 승인된 약물과 천연 화합물이 시험되었으며, 이는 임상시험의 문을 열었습니다.

"이제 우리는 새로운 약물을 빠르게 테스트할 수 있을 뿐만 아니라 어떤 약물이 가장 효과적인지 예측할 수 있는 시스템을 갖추게 됐습니다."라고 맥캔스 뇌 건강 센터 소장인 루돌프 탄지 박사가 말했습니다.

연구의 미래

이러한 발전은 의학이 알츠하이머병에 효과적인 약물을 개발하고 환자에게 신속하게 제공하는 데 한 걸음 더 다가가게 해 줍니다. 첨단 모델링 기술과 알고리즘 분석을 결합한 새로운 접근법은 이 복잡한 질병과의 싸움을 크게 발전시킬 것으로 기대됩니다.

해당 연구는 저널 Neuron 에 게재되었습니다.

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