원광대-연세대-동국대 공동연구팀 ‘Phytomedicine’ 논문 게재

◇Meta-HDI 개념도.

[민족의학신문=김춘호 기자] 한약과 합성의약품을 함께 복용할 때 나타날 수 있는 약물상호작용을 인공지능(AI)으로 예측하고, 이를 사람 대상 임상시험으로 검증하는 모델이 개발됐다. 해당 연구는 국제학술지에 게재됐다.

원광대학교 한의과대학(학장 권강범) 이원융 교수팀은 한약과 합성의약품의 상호작용을 인공지능으로 예측하고, 임상시험과 효소실험을 통해 그 작용을 확인한 연구를 수행하였다고 밝혔다. 이번 연구는 연세대학교 세브란스병원 임상약리학과, 동국대학교 한의과대학, 한국한의약진흥원(NIKOM) 등과 공동으로 진행됐으며, 대체의학 분야 최상위 국제학술지(SCIE)인 ‘Phytomedicine’(IF 11.3)에 게재됐다고 26일 밝혔다.

연구팀에 따르면 한약과 합성의약품의 병용은 임상에서 흔하지만, 검증된 상호작용 사례가 적고 한약의 복합물 특성으로 그 상호작용을 미리 예측하기가 어려웠다고한다. 이를 극복하기 위해 연구진은 Drugbank DB에서 방대한 ‘약물-약물 상호작용’ 데이터 12만여 건으로 AI를 먼저 학습시킨 뒤, 그 지식을 한의학 진흥원의 한약실험정보관리시스템 (KLIMS)의 한약-약물 상호작용 데이터로 옮겨 학습하는 전이학습(transfer learning) 기법을 적용했다.

또한 ‘한약→성분→표적단백질→의약품’으로 이어지는 생물학적으로 타당한 경로(metapath)와 계층적 어텐션(attention) 기법을 도입해, 예측 정확도를 높이는 동시에 ‘어떤 성분이 상호작용을 일으키는지’까지 해석할 수 있도록 설계했다. 이렇게 구축한 모델 ‘Meta-HDI’는 화학구조 기반·그래프 기반 등 기존 방법보다 향상된 예측 성능을 보였다.

특히 연구진은 네트워크상의 예측 결과를 실제 사람에서 검증했다. 건강한 성인을 대상으로 한 교차 임상시험에서 치매 치료제 ‘도네페질’을 단독 투여했을 때와 가미소요산·오적산을 각각 병용했을 때의 혈중 약물농도를 비교한 결과, 한약 병용 시 도네페질의 최고혈중농도(Cmax)와 약물 노출량(AUC)이 약 1.5~1.6배 증가해 모델의 예측과 일치했다. 이어 효소(CYP450) 실험에서 모델이 핵심 성분으로 지목한 팔카리놀(falcarinol)과 글라브라닌(glabranin)이 도네페질 대사효소(CYP2D6)를 억제하는 것을 확인함으로써, 혈중농도가 높아진 기전까지 규명했다.

연구진은 “이번 연구를 통해 데이터가 부족한 한약-합성의약품 상호작용 영역에서도 신뢰할 수 있는 예측이 가능함을 확인했다”며 “특히 전이학습과 어텐션 기법으로 예측 정확도를 높이는 동시에, 어떤 성분이 왜 상호작용을 일으키는지까지 설명할 수 있었다”고 강조했다.

이번 연구는 한약과 양약의 병용 투여 시 발생할 수 있는 상호작용을 체계적으로 규명하고, 안전한 병용 지침을 마련하기 위한 과정과도 이어진다. 한약과 양약을 동시에 복용할 때 나타날 다양한 부작용·상호작용을 추적하기 위해서는 한약 속 수많은 성분의 기전을 정확히 이해하는 것이 필수적인 선행요건이다. 이번 연구로 한약의 다중 타깃성·복합 기전을 정량적으로 예측·검증할 수 있는 틀이 마련됨에 따라, 여러 약을 동시에 복용하는 다제약물 환경에서 복약 안전성을 높이는 의사결정 지원 도구로 발전할 것으로 기대하고 있다.

출처 : 민족의학신문(http://www.mjmedi.com)