김명규 연구실의 핵심 연구 중 하나는 환자별 특성과 약물의 물리화학적·약동학적 특성을 함께 고려하여 최적의 약물요법을 설계하는 임상약학 연구이다. 특히 개별 환자에서 동일한 용량의 약물을 투여하더라도 혈중 농도, 치료 반응, 부작용 발생 양상이 크게 달라질 수 있다는 점에 주목하며, 이를 정량적으로 예측하고 설명하는 연구를 수행한다. 이러한 접근은 치료 효과를 높이는 동시에 독성 위험을 줄이는 맞춤형 약물치료의 기반이 된다. 연구실은 약동학 파라미터와 약물농도 예측을 위한 머신러닝 알고리즘 개발 과제를 통해 임상약학과 데이터 기반 예측기술을 결합하고 있다. 약물의 구조 정보, 흡수·분포·대사·배설 특성, 그리고 환자의 생리적 변수나 임상적 특성을 통합하여 약동학 파라미터를 예측하고, 실제 임상에서 활용 가능한 혈중 농도 예측 모델을 구축하는 것이 주요 목표이다. 최근 발표된 인간 약동학 파라미터 예측 연구에서도 SMILES 정보를 반영하는 계산 모델을 통해 약물의 구조와 약동학 사이의 관계를 해석하려는 시도가 확인된다. 이 연구는 향후 치료약물농도모니터링, 용량 개별화, 고위험 약물의 초기 투여 전략 수립에 폭넓게 활용될 수 있다. 특히 임상 현장에서 신속하게 적정 치료역에 도달해야 하는 면역억제제, 항당뇨제, 간질환 관련 약물 등에 적용될 가능성이 크다. 연구실의 방향은 단순한 이론적 예측을 넘어 실제 처방 의사결정 지원으로 확장될 수 있으며, 정밀의료와 디지털 헬스케어를 연결하는 임상약학 연구로서 의미가 크다.

연구실은 유전적 다형성이 약물 반응에 미치는 영향을 분석하는 약물유전체학 연구를 통해 환자 맞춤형 약물치료의 정밀도를 높이고 있다. 특히 특허로 확인되는 연구 성과는 CYP3A5 및 CYP3A7 유전자 부위의 단일염기다형성을 이용하여 타크로리무스의 혈중 약물 농도를 예측하는 기술에 집중되어 있다. 타크로리무스는 장기이식 환자에서 널리 사용되는 대표적 면역억제제로, 혈중 농도의 개인차가 매우 크고 치료역이 좁아 세심한 용량 조절이 필수적이다. 이 연구의 중요한 특징은 단순히 특정 유전자 변이를 탐지하는 수준을 넘어서, 해당 변이가 실제 약물 대사와 혈중 농도에 어떤 영향을 미치는지 임상적으로 연결한다는 점이다. CYP3A 계열 효소는 타크로리무스 대사에 핵심 역할을 하므로, 유전자형에 따른 대사 속도 차이를 고려하면 초기 용량 설정과 유지 용량 결정의 정확도를 높일 수 있다. 특허 내용에서도 다형성 부위 검출 키트와 일배체형 분석을 통해 환자별 적정 용량을 예측하는 실용적 응용 가능성이 제시되어 있다. 이러한 연구는 이식 후 초기 거부반응 감소, 약물 독성 예방, 치료 안정성 향상에 직접적으로 기여할 수 있다. 더 나아가 타크로리무스에 대한 접근은 다른 협소 치료역 약물로도 확장될 수 있으며, 임상약학·분자진단·개인맞춤의료를 연결하는 대표 사례가 된다. 연구실의 약물유전체학 연구는 향후 임상 검사 기반 처방 지원 시스템과 결합되어 정밀 약료 서비스를 실현하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

김명규 연구실은 비알코올성 지방간질환과 대사이상 관련 간질환에서 약물치료 전략을 비교·평가하는 임상 연구에도 강점을 보인다. 대표 논문에서는 GLP-1 수용체 작용제와 티아졸리딘디온 계열 약물을 비교하는 네트워크 메타분석을 수행하여, 과체중 또는 비만 환자의 NAFLD 및 NASH 치료에서 어떤 약물이 더 유리한지 체계적으로 분석하였다. 이는 임상약학이 실제 질환 치료 의사결정에 직접 연결되는 연구 영역임을 보여준다. 이 연구는 단순한 약효 비교를 넘어서, 간 지방 함량, 체질량지수, 허리둘레와 같은 다차원적 임상 지표를 함께 고려한다는 점에서 의미가 크다. 특히 GLP-1 기반 치료가 대사질환과 간질환을 동시에 개선할 수 있다는 가능성은 당뇨병, 비만, 지방간이 중첩된 환자군에서 더욱 중요하다. 연구실은 논문과 후속 서신을 통해 MASLD 관리에서 인크레틴 기반 치료의 임상적 위치를 지속적으로 검토하고 있어, 근거중심 약물치료 평가 역량을 갖추고 있음을 보여준다. 향후 이러한 연구는 실제 진료 지침 개선, 환자군별 약물 선택 최적화, 동반질환을 고려한 통합 치료 전략 수립에 활용될 수 있다. 특히 고령화와 대사질환 증가로 인해 지방간질환 환자가 빠르게 늘어나는 상황에서, 연구실의 비교효과 연구는 약물 선택의 실질적 기준을 제시하는 데 기여할 수 있다. 이는 임상약학, 내분비학, 간질환 약물치료가 융합되는 연구 주제로서 학문적·사회적 가치가 높다.

연구실의 또 다른 중요한 연구 축은 환자의 복약 편의성과 치료 효율을 높이기 위한 제형 및 약물전달 시스템 연구이다. 상용 스프링클 제형에 대한 리뷰 연구에서는 정제, 분말, 과립, 즉시방출 및 서방형 캡슐 등 다양한 투여 형태를 체계적으로 분류하고, 복용 방법과 저장 조건, 규제 이슈까지 포괄적으로 분석하였다. 이는 단순한 제제학 검토를 넘어 실제 환자 복약 순응도 향상과 산업적 개발 전략 수립에 기여하는 연구이다. 특히 연하곤란 환자, 소아, 고령자처럼 기존 경구제 복용이 어려운 집단에서는 스프링클 제형이 중요한 대안이 된다. 연구실은 이러한 제형의 임상적 유용성과 규제적 과제를 함께 살펴봄으로써, 환자 중심의 복용 설계가 왜 필요한지를 강조한다. 또한 단일 효소 나노입자를 활용한 효소대체요법 연구는 약물이나 생체분자의 안정성, 면역원성, 전달 효율을 개선하기 위한 차세대 나노약물전달 기술로 연결된다. 이러한 연구는 약물 자체의 활성뿐 아니라 실제 환자에게 얼마나 효과적이고 안전하게 전달되는가를 중시하는 임상약학의 확장된 시각을 보여준다. 앞으로 제형 최적화와 나노기반 전달기술은 희귀질환, 생물의약품, 개인맞춤형 제제 개발 등으로 확대될 가능성이 크다. 연구실의 관련 성과는 임상약학, 제제과학, 나노의약이 융합되는 응용 중심 연구로서 높은 발전 가능성을 지닌다.