KAIST, '실험 한 번'으로 저해상수 추정법 구현

기존 신약 개발에서는 수많은 농도 조건에서 실험을 반복해 약물 간 상호작용을 분석하고 저해상수를 추정하는 방식이 사용했는데, 학부생이 제 1저자로 참여한 국내 연구진이 단 하나 저해제 농도만으로 저해상수를 정확히 추정하는 분석법을 제안했다.

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 김재경 수리과학과 교수팀(IBS 의생명 수학 그룹 CI)이 김상겸 충남대 약대 교수팀, 기초과학연구원(IBS) 의생명수학그룹과 이같은 성과를 거뒀다고 15일 밝혔다.

저해상수는 약물 효과뿐 아니라, 병용 투여 시 발생할 수 있는 약물상호작용을 예측·방지하는 데 핵심 지표로 활용된다.

연구팀은 저해상수 추정 과정을 수학적으로 분석한 결과, 기존 방식에서 활용되는 데이터의 절반 이상이 실제 추정에 불필요하거나, 오히려 왜곡을 초래할 수 있음을 밝혀냈다.

50-BOA 그림 요약

그리고 수학 모델링과 오차 지형(각 매개변수 조합에서 오차 정도를 보여주는 지형도) 분석으로 정확도 향상에 기여하지 않는 저해제 농도를 제거하고, 단 하나 농도만으로도 저해상수를 추정하는 새로운 분석법 '50-BOA'를 제안했다. 실험 데이터 적용 결과 기존보다 75% 이상 실험 효율이 향상됐으며, 정확도 역시 개선됐다.

또 누구나 쉽게 활용할 수 있도록 엑셀 기반 사용자 친화적인 분석 소프트웨어도(SW) 개발자 플랫폼인 깃허브에 공개했다.

김상겸 교수는 “이번 연구는 수십 년간 정형화된 약물 실험 설계를 근본적으로 재검토하게 만들었다”며, “단순한 실험 효율 향상을 넘어, 약효와 부작용 예측의 정확도를 높일 수 있는 새로운 표준이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

김재경 교수는 “수학이 실험 설계를 바꾸고, 생명과학 분야의 연구 효율성과 재현성을 근본적으로 높일 수 있음을 보여주는 대표적 사례”라고 밝혔다.

이번 연구 논문은 장형준 KAIST 융합인재학부 학사과정과 송윤민 수리과학과 박사가 공동 제1 저자로 참여했고 네이처 커뮤니케이션즈 6월 5일 자에 게재됐다.

한편 이번 연구는 한국연구재단, 기초과학연구원, KAIST의 지원을 받아 수행됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com