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동물모델을 활용한 감염병 전임상 연구동향
- 등록일2021-10-06
- 조회수5700
- 분류기술동향 > 레드바이오 > 의약기술
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자료발간일
2021-10-05
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출처
생물학연구정보센터(BRIC)
- 원문링크
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키워드
#동물모델#동물실험#전임상연구#동물실험규제
- 첨부파일
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동물모델을 활용한 감염병 전임상 연구동향
◈ 요약문
동물 모델은 감염성 유기체와 숙주 면역의 전달 및 발병 기전을 이해하는 데 중요하다. 대표적으로 백신 및 치료제 개발 시, 감염에 대한 생물체의 체내반응과 부작용 여부에 관한 테스트를 위해 동물 모델을 활용한 전임상 연구는 필수적이라고 할 수 있다.
하지만 동물 모델을 사용한 연구 및 실험을 수행하기에 앞서서 연구자 및 실험의 주체들은 윤리적 고려 사항의 숙지, 실험의 목적과 프로토콜의 충분한 검토를 거쳐 무엇보다도 동물을 이용한 연구의 수행을 정당화할 의무가 있다. 일단 정당한 이유로 동물실험의 필요성이 있다고 판단되었다면 본격적인 실험을 수행하기에 앞서 ‘어떤 동물 모델이 가장 적합한가?’ 및 ‘어떻게 실험을 설계해야 과학적으로 유용한 데이터를 확보하는 동시에 동물 복지 측면에서 윤리적 문제가 발생하지 않을까?’라는 질문에 적절한 답을 찾는 것이 선행되어야 한다.
이 동향보고서에서는 동물 모델의 전반적인 활용 분야를 알아보고 자주 사용되는동물의 종류 그리고 전 세계적인 동물 모델 이용 실험의 규제 현황과 기타 고려해야 할 사항에 대해 논의 하고자 한다.
◈ 목차
1. 서문
2. 동물 모델 활용 분야
2.1. 의약품 개발을 위한 임상 시험 예비단계
2.2. 동물을 이용한 독성 시험
2.3. 생물의학 연구 및 동물실험
2.4. 기타 동물이 사용되는 분야
3. 연구용 동물
3.1. 테스트에 사용되는 비인간 영장류
3.2. 테스트에 사용되는 설치류, 물고기 및 토끼
3.3. 테스트에 사용되는 고양이와 개
3.4. 기타 무척추동물의 이용
4. 세계 여러 나라에서의 동물실험
4.1. 아시아의 동물실험
4.2. 호주에서의 동물실험
4.3. 캐나다에서의 동물실험
4.4. 유럽의 동물실험
4.5. 미국에서의 동물실험
5. 동물실험 관련 규제 사항
5.1. 미국
5.2. 유럽연합
5.3. 영국
5.4. 한국
6. 동물실험에 대한 대안
6.1. 개요
6.2. 동물실험 대안 마련의 윤리적 바탕: 3R
6.3. 동물실험의 대안으로써의 새로운 기술
7. 맺으며
8. 참고문헌
◈ 본문
1. 서문
의약품 및 우리 생활에 필요한 많은 화학 물질들은 인체에 적용되기에 앞서 체내에 노출되 었을 경우 안전한지 여부가 반드시 확인되어야 하며, 기대하는 효과가 나타나는지 혹은 원치 않는 부작용이 발생할 가능성은 없는지에 대해 충분한 검사가 이루어져야 한다.
이를 위해서는 유기체를 통한 테스트가 필요한데 이때 동물 모델은 가장 쉽게 생각할 수 있는 수단이다. 하지만, 생명을 존중해야 한다는 기본적인 윤리적 관점에서 생각할 때 인간에의 이익을 위해 다른 생명체에게 검증되 지 않은 물질을 노출시켜 불필요한 위해를 가할 수 있다는 관점에서 동물 모델 이용 실험은 종종 비판의 대상이 된다.
이 글은 동물 모델의 전반적인 활용 분야와 이용되는 동물의 종류 그리고 전세계적인 동물 모델 이용 실험의 규제 현황과 대체 방안 및 기타 고려해야 할 사항에 대해 논의하기 위해 집필되었다.
2. 동물 모델 활용 분야
2.1. 의약품 개발을 위한 임상 시험 예비단계
의약품이 인체용으로 승인이 되기 위해서는 일련의 프로세스를 거쳐야 하며 이를 통틀어 임상 시험이라고 한다. 이러한 임상 시험 프로세스에 대한 명확한 이해는 의약품을 개발하는 경우 매우 중요하다. 왜냐하면, 인체를 대상으로 실행되는 임상 시험의 과정이 어떻게 진행되는지에 대한 명확한 개념이 없는 경우 동물실험의 실시가 해당 약물 개발 단계 중 적합한 과정인지 여부에 대해 혼란을 겪을 수 있기 때문이다.
또한 이러한 과정의 숙지를 통해 동물실험이 의약품 개발에 ‘왜 중요한지’를 더욱 잘 이해할 수 있다. 일반적으로 동물 모델을 활용한 실험은 인체를 대상으로 한 임상 실험이 시작되기 전 예비과정에서 이루어지며, 필요한 경우 차후에 재실시되는 경우도 있다.
임상 시험이란 무엇인가?
특정 질병을 치료하기 위한 약물 또는 새로운 의학적 치료법을 개발하고자 할 때, 의학 및 건강 측면에서 새로운 약물이나 치료법을 위약(플라시보, placebo)의 그것과 비교하는 시험을 통틀어 임상 시험이라고 한다. 여기서 말하는 위약이란, 개발하고자 하는 약물의 대체 혹은 비활성 버전이며 이러한 위약의 투여는 신체에 어떤 영향도 미치지 않음을 전제로 한다.
종양학자이자 의과대학 교수인 Robert Buckman 박사는 1993년 논문에서 ‘’인간이 겪을 수 있는 모든 종류의 증상에서 위약의 투여는 이상하리만큼 효과를 보이는 경우가 많다. 적어도 세 명 중 한 명의 환자가 이러한 위약 투여 효과를 경험하며 최대 투여군의 60%가 이러한 경험을 하기도 한다.’’ [1] 라고 밝힌 바 있다.
그러므로 임상 시험의 궁극적 목표는 위약과 개발 중인 약물의 효과를 비교함으로써 실험을 통해 밝혀진 효과가 실제 개발 중인 약물에서 기인한 결과임을 보장하는 것이다. 인체에 대한 임상 시험은 4단계로 진행되는 것이 일반적이며, 이는 동물에 대한 예비 시험 후 시작되는 것이 보통이다.
약물 테스트에 동물 모델의 활용
동물 모델을 활용한 실험은 어떤 의미에서 인체를 대상으로 하는 임상 실험과 별개의 측면이며, 인체를 대상으로 하는 실험에 대한 ‘전임상 연구’의 목적으로 실시되는 매우 중요하고 종종 필수적으로 요구되는 실험이다. 이러한 ‘전임상 연구’의 본질은 의약품 개발 과정에서 동물 연구와 인체 연구 결과를 기반으로 완전한 승인을 신청하기 전 단계에서 인간에 대한 추가 테스트를 실시할 만큼 안전성이 확보되는지 여부와 약리 효능에 대한 증거가 충분한지 평가하는 첫 번째 단계라는 데에 의의가 있다.
동물 모델 투여 시 약물 용량
전임상 시험에서 동물은 해당 약물의 용량에 따라 엄청난 차이를 보이는 것이 일반적이다. 이것은 연구자 혹은 개발자들이 개발 중인 약물이 얼마나 효과적인지 알 수 있도록 하고, 나아가 약물의 독성과 안전성을 측정하는 것을 가능하게 한다. 또한 연구자들에게 약물의 활성 매카니즘은 물론, 메타볼리즘(대사 방법) 및 다양한 신체 시스템에 미칠 수 있는 영향에 대한 다양한 정보를 제공한다.
인체를 대상으로 한 임상 시험
동물 모델을 활용한 실험 후, 약물에 대한 초기 증거가 긍정적인 것으로 판단되면 인간을 대상으로 한 임상 시험이 진행된다. 2020년 British Medical Journal에 발표된 연구 논문에 따르면 임상 시험 후 신약이 승인 및 출시될 때까지 환자 1인당 평균 소요되는 비용은 US $41,413에 이른다 [2]. 그러므로 임상 시험 여부의 판단은 굉장히 신중하게 결정되는 것이 보통이다.
인체를 대상으로 한 임상 시험은 단계적으로 시행된다. 그 1단계는 약물의 안전성을 추가로 평가하기 위한 목적으로 실시되며 일반적으로 소규모의 건강한 지원자를 대상으로 실시한다. 두 번째 단계는 더 큰 그룹을 대상으로 실시되며, 약물의 효능을 평가하는 동시에 약물의 안전성에 대한 추가적인 평가가 이루어진다.
세 번째 단계는 상대적으로 많은 인구 집단을 대상으로 하며 약물의 안전성은 계속 평가하지만, 이 단계에서는 약물의 효과에 더 방점을 두어 효과 측면에서 더 자세한 평가를 실시할 뿐만 아니라 현재 시판되는 약물과 비교하는 것을 목표로 한다. 보통 3상을 통과할 경우 그 결과는 동물 연구 및 기타 관련 연구 및 정보들과 함께 규합하여 종합 평가 문서의 형태로 해당 약물이 잠재적으로 사용 가능한 국가의 규제 기관에 제출된다.
후속 단계인 4상에서는 약물로 인해 초래될 수 있는 희귀한 부작용이나 장기 투여 시 발생할 수 있는 영향을 감지하는 것을 목표로 하여 다양한 인종에 속한 다수의 인원을 대상으로 연구가 수행된다. 이러한 임상 시험은 비용 뿐 아니라 긴 시간이 요구되는 것이 보통이기 때문에 최근에는 긴급하거나 특별히 뛰어난 것으로 간주되는 약물에 대한 프로세스 속도를 높이기 위해 ‘0단계’가 도입되기도 했다.
임상 시험 과정은 일반적으로 긴 시간이 소요되며 (경우에 따라 거의 10년 가까이 지속되는 경우도 있다) 비용도 천문학적으로 들어가는 것이 보통이다. 그러므로 관련된 시간과 비용을 고려할 때, 인체에 해를 끼치지 않으면서 약물의 안전성과 효능을 조기에 판단하는 전임상 과정에서 수행되는 동물 모델 대상 연구가 얼마나 중요한지를 다시 한번 상기해 볼 필요가 있다. 물론 동물 모델에서 문제가 없었다고 하더라도 인체 대상 실험 시 피실험자는 부작용을 겪을 가능성이 있으며, 심지어 임상 시험 중 약물로 인해 드물지만 위험한 상황에 놓일 수도 있다.
동물을 활용한 전임상 시험은 사전 테스트를 통해 인간에 위해할 수 있는 가능성을 최소화하는 것이 기본적인 목적이며, 인간의 생명이 다른 동물의 그것보다 소중하다는 전제하에 작동한다. 그러므로 동물실험을 반대하는 사람들은 종종 동물의 생명도 인간의 그것과 같다고 생각하며 그렇기 때문에 동물실험은 금지되어야 한다고 주장한다. 또한, 그들은 다른 실험 모델이 동물실험을 대체할 수 있을 것이라고 주장하며, 그것들이 임상 시험 전 단계에서 충분한 정보를 줄 수 있다고 말한다. 제안되고 있는 동물실험의 대체 방법에 대해서는 후반부에서 논의하겠다.
궁극적으로 연구자 집단의 경우엔 일반적으로 동물시험을 지지하는 경우가 대다수이며, 성공적이고 안전한 약물 개발을 촉진하기 위해서는 동물실험을 실시하는 것이 필수불가결하다는 입장이다.
2.2. 동물을 이용한 독성 시험
독성 시험은 약물 등과 같은 다양한 물질의 인체 사용의 안전성을 보장하기 위해 사용되기 때문에 동물 시험의 중요한 측면이다. 이러한 독성 테스트는 제약 회사 및 동물실험 시설과 같은 기타 시설에서 실시되며, 주로 민간 기업체가 동물실험을 수행하기 위해 기관을 고용하여 수행된다. 유럽에서의 경우 독성 시험을 위해 연간 약 100만 마리의 동물이 사용되고 있어 동물 시험 분야 중 큰 비중을 차지하고 있으며 매년 시행되는 모든 동물 이용 실험의 약 10%가 독성 관련 시험이다.
단일 화학 물질의 안전성을 검증하기 위해서 수행하는 경우라도 상당히 많은 수의 동물이 필요하기 때문에 동물복지단체는 특히 이러한 유형의 테스트에 반감이 크다. 일반적으로 약 5,000마리의 동물이 단일 화학 물질 독성 테스트에 이용되며, 그 수는 년간 살충제로 인해 희생되는 동물의 수보다 두 배 이상 많다고 보고된다.
독성 시험의 이점
독성 시험은 살충제, 식품 첨가제, 화학물질, 및 제약 제품들의 안전성 평가를 목표로 시행되기 때문에 인간에게 많은 이점이 있다. 대부분의 독성 시험은 최종 제품이 아닌 제형의 개별 성분을 대상으로 하는 경우가 많아서 제조업체 측에서 독성 시험이 실제 화학 물질 또는 유사한 물질의 독성을 과장한다고 주장하는 경우도 빈번히 발생한다.
이런 경우 최종 제품에 대한 독성 테스트가 재차 시행되며, 대부분 이런 이유로 다시 시험이 시행될 경우 결과적으로 완제품은 화학물질 자체보다 낮은 독성을 나타내는 라벨을 받게 되는 경우가 많은데 이는 과학적으로는 바람직하다고 볼 수 있다. 그러나 불행히도 이것은 완제품에 대해 재차 테스트를 시행하기 위해 추가적으로 더 많은 동물이 사용되어야 한다는 것을 의미한다
...................(계속)
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