경상국립대학교 약물동태학 연구실
약학대학 정혜진
경상국립대학교 약물동태학 연구실은 신약 개발의 핵심 과정인 약물동태학(Pharmacokinetics) 연구를 선도하는 연구실로, 약물의 체내 이동 경로와 흡수, 분포, 대사, 배설(ADME) 과정을 정밀하게 분석하는 다양한 실험 및 분석 기술을 개발하고 있습니다. 연구실은 소장 흡수, 혈액-뇌 장벽(BBB) 투과 등 약물의 생체 내 이동을 모사할 수 있는 in vitro 세포 기반 모델을 구축하여, 신약 후보물질의 효능과 안전성을 사전에 예측할 수 있는 시스템을 제공하고 있습니다.
특히, 전단응력(shear stress)을 적용한 트렌스웰 시스템 등 혁신적인 BBB 모델 개발을 통해, 기존의 한계를 극복하고 실제 생체 환경과 유사한 조건에서 약물의 뇌 투과성을 평가할 수 있는 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 모델은 신경계 질환 치료제 개발, 중추신경계(CNS) 약물의 선별 및 최적화 과정에서 중요한 역할을 하며, 관련 특허와 논문을 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다.
연구실은 또한 혈장, 혈청, 뇌조직 등 다양한 생체 시료에서 약물 및 대사체의 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 LC-MS/MS, HPLC 등 첨단 분석기술을 활용하여, 신약 후보물질의 약물동태학적 특성을 신속하고 정확하게 평가하고 있습니다. 이를 바탕으로 약물의 용량 조절, 투여 경로 최적화, 부작용 최소화 등 신약 개발의 성공률을 높이기 위한 전략을 제시하고 있습니다.
신경계 질환(우울증, 인지장애 등) 및 대사질환(당뇨, 만성 신장질환 등)과 관련된 약물의 작용기전 연구도 활발히 진행 중입니다. 글루타민 신테타제 활성 조절, 환경유해물질의 신경계 영향, 비타민 D 대사체 바이오마커 연구 등 다양한 주제를 다루며, 동물모델과 세포모델을 통해 약물의 효능과 안전성을 다각도로 검증하고 있습니다.
이러한 연구 성과는 국내외 제약 및 바이오산업에서 널리 활용되고 있으며, 신약 개발의 초기 단계에서 약물의 효능과 안전성을 예측할 수 있는 과학적 근거를 제공함으로써, 환자 맞춤형 치료 전략 수립과 동물실험의 대체 및 감소에도 기여하고 있습니다. 연구실은 앞으로도 첨단 약물동태학 연구를 통해 신약 개발과 인류 건강 증진에 지속적으로 이바지할 것입니다.
Neuropharmacology
ADME Model
Drug Delivery Systems
약물 투과도 및 혈액-뇌 장벽(BBB) 모델 개발
경상국립대학교 약물동태학 연구실은 약물의 체내 이동 경로와 흡수, 분포, 대사, 배설(ADME) 과정을 정밀하게 분석하기 위해 다양한 in vitro 모델을 개발하고 있습니다. 특히, 소장 흡수 및 혈액-뇌 장벽(BBB) 투과도를 측정할 수 있는 세포 기반 모델을 구축하여 신약 후보물질의 약물동태를 예측하고 평가하는 연구에 집중하고 있습니다. 이 과정에서 Caco-2 세포, hCMEC/D3 세포 등 다양한 인간 유래 세포주를 활용하여 실제 생체 내 환경을 모사하는 실험 시스템을 구현하고 있습니다.
최근에는 전단응력(shear stress)을 적용할 수 있는 트렌스웰 시스템과 같은 혁신적인 장비를 개발하여, 기존의 한계를 극복하고 보다 생리학적으로 유사한 BBB 모델을 구현하는 데 성공하였습니다. 이러한 모델은 약물의 뇌 투과성 평가뿐만 아니라, 신경계 질환 치료제 개발에 필수적인 약물 후보물질의 선별 및 최적화 과정에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 소장 흡수 모델을 통해 경구 투여 약물의 흡수율을 정량적으로 분석함으로써, 약물의 생체이용률을 높이고 부작용을 최소화하는 전략을 제시하고 있습니다.
이러한 연구는 신약 개발 초기 단계에서 약물의 효능과 안전성을 예측할 수 있는 과학적 근거를 제공하며, 동물실험의 대체 및 감소에도 기여하고 있습니다. 연구실에서 개발한 다양한 투과도 측정 모델은 국내외 제약 및 바이오산업에서 널리 활용되고 있으며, 관련 특허와 논문을 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다.
약물후보물질의 약물동태학적 스크리닝 및 생체 내 정량분석
본 연구실은 신약 후보물질의 약물동태학적 특성을 신속하고 정확하게 평가하기 위한 다양한 스크리닝 및 정량분석 기술을 개발하고 있습니다. 혈장, 혈청, 뇌조직 등 다양한 생체 시료에서 약물 및 활성 대사체의 농도를 정밀하게 측정하기 위해 LC-MS/MS, HPLC 등 첨단 분석기기를 활용하고 있으며, 이를 통해 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설 과정을 체계적으로 규명하고 있습니다.
특히, 약물의 뇌 투과성, 소장 흡수율, 생체 내 안정성 등 신약 개발에 필수적인 파라미터를 정량적으로 분석하여, 후보물질의 약물동태학적 장단점을 조기에 파악할 수 있도록 지원합니다. 또한, 동물모델(설치류)에서의 약물동태 연구를 통해 실제 생체 내에서의 약물 거동을 예측하고, 이를 바탕으로 약물의 용량 조절, 투여 경로 최적화, 부작용 최소화 등의 전략을 제시하고 있습니다.
이와 더불어, 생체 내에서의 약물 및 대사체의 정량분석 방법 개발, 바이오마커 발굴, 약물 상호작용 연구 등 다양한 응용연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 신약 개발의 성공률을 높이고, 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 중요한 기초 자료를 제공합니다.
신경계 질환 및 대사질환 관련 약물의 작용기전 연구
연구실은 신경계 질환(우울증, 인지장애 등) 및 대사질환(당뇨, 만성 신장질환 등)과 관련된 약물의 작용기전 규명에도 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 글루타민 신테타제(Glutamine Synthetase, GS) 활성 조절을 통한 우울증 및 신경계 질환 치료 전략, 비스(2-에틸헥실)프탈레이트(DEHP) 등 환경유해물질의 장기 노출이 신경계에 미치는 영향, 만성 고혈당이 뇌 신경전달물질 대사에 미치는 영향 등을 동물모델과 세포모델을 통해 심층적으로 연구하고 있습니다.
이 과정에서 약물의 뇌 내 투과성, 신경전달물질 대사, 신경세포 보호효과, 스트레스 반응 조절 등 다양한 생리적·분자생물학적 지표를 종합적으로 분석합니다. 또한, 비타민 D 대사체, 항우울제 후보물질, 천연물 유래 신경보호제 등 다양한 약물 및 바이오마커의 효능과 안전성을 검증하고 있습니다.
이러한 연구는 신경계 및 대사질환의 새로운 치료 타겟 발굴과 약물 개발에 중요한 기여를 하고 있으며, 관련 논문과 특허를 통해 국내외 학계와 산업계에서 높은 평가를 받고 있습니다.
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Short Caco-2 model for evaluation of drug permeability: A sodium valerate-assisted approach.
Rehman, N. U., Shin, S. A., Lee, C. S., Song, M., Kim, H. J., Chung, H. J.
International Journal of Pharmaceutics, 2024
2
An Improved In Vitro Blood-Brain Barrier Model for the Evaluation of Drug Permeability Using Transwell with Shear Stress.
Kim, J., Shin, S. A., Lee, C. S., Chung, H. J.
Pharmaceutics, 2023
3
Long-term exposure changes the environmentally relevant bis (2-ethylhexyl) phthalate to be a neuro-hazardous substance disrupting neural homeostasis in emotional and cognitive functions.
Kang, J. S., Baek, J. H., yeong Song, M., Rehman, N. U., Chung, H. J., Lee, D. K., ..., Kim, H. J.
Environmental Pollution, 2023
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[통합Ezbaro-3차]세포기반 혈액-뇌 장벽 약물투과 측정 모델 개선 연구
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[통합Ezbaro-2차]세포기반 혈액-뇌 장벽 약물투과 측정 모델 개선 연구
3
[통합Ezbaro-1차]세포기반 혈액-뇌 장벽 약물투과 측정 모델 개선 연구