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< 미세생리학적 시스템(MPS)을 구성하는 핵심 요소 >

▣ 미세생리학적 시스템(MPS)은 환자에게 약물을 투여하기 전에 약물의 효능과 부작용을 예측

 ○ 임상시험의 주요 실패를 더 잘 이해하고 해결하는 방법을 제공할 수 있으며 특히, 독성 테스트 시스템은 유망한 후보물질 도출에 기여

   - 초기 전임상 단계의 동물 또는 간단한 세포시스템에서 예측되지 않는 효능 또는 부작용에 대한 개선이 가능할 것으로 기대

   - 전임상시험에서 효능을 보인 후보물질이 때때로 인간에게 부작용을 유발할 수 있는데 쥐, 개 및 인간 간의 장기 칩(organs-on chips)은 종별 독성을 재현하는 동시에 잠재적인 독성 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공

 ○ 최대 장점은 인간 장기와 같은 모델을 통해 동물모델이나 기존 세포시스템 보다 정확한 인체 생리학적 약물작용 데이터를 확보할 수 있다는 점 

   - 지금까지 MPS는 전임상 단계의 안전성(약물 독성학 및 신진대사)을 분석 및 예측하는 데 주로 활용

     ※ 적절한 동물모델이 없거나 동물모델로 인간의 반응을 예측할 수 없는 경우 등 독성을 모형화하는 데에 많이 사용

   - 하지만 독성 등 안전성 테스트를 넘어서 효능, 효과에 대한 더 정확한 평가 도구로 활용될 필요

     ※ 동물모델은 인간과의 생리학적 차이가 있어 효능을 명확하게 예측하기 힘들고 일반적인 체외 모델은 3차원, 조직-조직 인터페이스 및 기계적 연관성이 부족하여 인체 생리학적 시스템 모사에 한계

 ○ MPS에 대한 다양한 연구결과에도 불구하고 인간에 대한 예측도를 높이기 위한 기술 고도화 요구

   - 동물모델을 대체하는 장기적 목표하에 신약개발에 요구되는 품질기준을 충족시키는 고도화된 MPS 모델 개발 필요

▣ 전임상 단계의 안전성 테스트 모델이 MPS 연구의 초기 목표였지만, 새로운 모델은 좀 더 나은 효능에 대한 테스트를 목표

 ○ 인간 폐-기도 칩은 항염증 화합물에 대한 반응을 측정하고, 코로나19 바이러스 감염에 대한 항바이러스 치료제의 효과를 평가하기 위해 사용

   - 또 다른 사례로 골수 칩은 혈액 관련 희귀유전질환(Shwachman-Diamond syndrome) 환자로부터 분리한 세포로 제작되어 질환 모델링에 사용

   - 위와 같은 연구결과는 치료의 최적화를 위해 환자 세포를 사용하고 임상시험 디자인을 개발하는 등 개인화된 치료방식에 MPS를 사용한 사례로 볼 수 있음

 ○ MPS 모델은 개인화된 "환자 칩" 데이터를 사용하여 효능을 명확하게 예측하는 데에 기여

   - MPS 모델을 희귀질환에 적용될 경우에 환자별 반응을 시뮬레이션할 수 있어 이 접근법이 크게 향상될 것으로 기대

   - 또한 이러한 접근방식을 FDA와 같은 규제 당국이 임상시험 등 신약개발 검증 과정에 채택하게 되면 더욱 광범위하게 MPS가 적용될 것으로 전망

     ※ 고급 데이터 분석, in silico 모델링 및 시뮬레이션에 대한 반복적인 분석과 함께 MPS를 적용하면 동물모델에서 생성된 데이터보다 더 정확한 예측이 가능할 것으로 예상