– 사람에게 쓰기 전에, 우리는 어떻게 ‘흡수’를 예측할까?
신약 후보물질이 하나 나왔다고 가정해보겠습니다.
용해도도 확인했고, 용출도 나쁘지 않습니다.
그럼 이제 바로 사람에게 투여해볼까요?
당연히 아닙니다.
약이 장벽을 얼마나 잘 통과하는지,
즉 흡수가 잘 될 가능성이 있는지를
먼저 확인해야 합니다.
그래서 등장하는 것이 바로
흡수 실험 모델입니다.
오늘은 제제학 2장에서 다루는
대표적인 세 가지 모델,
- Everted intestinal sac
- Caco-2 cell
- PAMPA
를 한 번에 정리해보겠습니다.
1️⃣ 왜 흡수 모델이 필요할까요?
경구 투여 약물을 기준으로 보면
흡수는 이렇게 일어납니다.
- 약물이 용출되어 용액 속 분자가 되고
- 장 점막을 통과해
- 혈관으로 들어갑니다.
이때 가장 중요한 관문은
장 상피세포층입니다.
이 세포층은
- 단순히 물리적 장벽이 아니라
- 수송체, 효소, tight junction 등
복잡한 구조를 가지고 있습니다.
문제는
이 과정을 그대로 사람에서 실험할 수 없다는 점입니다.
그래서 사람 대신
유사 환경을 재현한 모델을 사용합니다.
2️⃣ Everted Intestinal Sac – 실제 장을 이용한 모델
먼저 가장 직관적인 모델부터 보겠습니다.
✔ 개념
- 실험동물(보통 쥐)의 장을 적출한 뒤
- 장을 뒤집어서(everted)
- 약물을 한쪽에 넣고
- 다른 쪽으로 이동하는 양을 측정합니다.
즉,
실제 장 조직을 그대로 사용하는 모델입니다.
✔ 장점
- 실제 장 조직을 사용하기 때문에
비교적 생리학적으로 현실에 가깝습니다. - 점막, 효소, 수송체가 그대로 존재합니다.
✔ 단점
- 동물 조직이 필요합니다.
- 생존 시간이 짧아 장기 실험이 어렵습니다.
- 재현성이 다소 떨어질 수 있습니다.
✔ 이런 질문에 적합합니다
“이 약물이 실제 장 조직을 통과할 수 있는가?”
초기 흡수 가능성을
직접적으로 확인하기 좋은 모델입니다.
3️⃣ Caco-2 Cell – 사람 장 상피를 모사한 세포 모델
흡수 실험에서 가장 많이 언급되는 모델이
바로 Caco-2 cell입니다.
✔ 개념
Caco-2는
사람 대장암 세포 유래 세포주입니다.
하지만 일정 기간 배양하면
소장 상피세포와 유사한 특성을 나타냅니다.
- 미세융모 형성
- tight junction 형성
- 일부 수송체 발현
즉,
시험관 안에서
사람 장벽을 흉내 내는 세포층을 만드는 것입니다.
✔ 실험 방식
- 세포를 막 위에 배양
- 위쪽(apical)에 약물 투여
- 아래쪽(basolateral)으로 이동하는 양 측정
이를 통해
**투과계수(Papp)**를 계산합니다.
✔ 장점
- 사람 유래 세포 → 인간과 유사한 결과 기대
- 재현성 비교적 우수
- 수송체 영향 평가 가능
✔ 단점
- 배양에 시간이 오래 걸림
- 실제 장과 완전히 동일하진 않음
- 대장 유래 세포라는 점
✔ 이런 질문에 적합합니다
“이 약물은 수동 확산으로 흡수될까?”
“수송체의 영향을 받을까?”
현재 신약 개발에서
표준적인 흡수 예측 모델로 널리 사용됩니다.
4️⃣ PAMPA – 가장 단순한 막투과 모델
이제 가장 단순한 모델을 보겠습니다.
✔ 개념
PAMPA는
Parallel Artificial Membrane Permeability Assay의 약자입니다.
- 인공 지질막을 사용
- 세포 없이
- 수동 확산만 평가
즉,
“순수한 지질막 투과 능력”만 보는 모델입니다.
✔ 장점
- 실험이 빠르고 간단합니다.
- 비용이 낮습니다.
- 고속 스크리닝에 적합합니다.
✔ 단점
- 수송체, 능동 수송 반영 불가
- 효소 작용 반영 불가
- 생체 환경과 차이 존재
✔ 이런 질문에 적합합니다
“이 약물은 지질막을 통과할 기본적인 능력이 있는가?”
초기 후보물질 대량 스크리닝에 적합합니다.
5️⃣ 세 모델의 차이점 한 번에 비교
| 생물학적 유사성 | 높음 | 중간~높음 | 낮음 |
| 수송체 반영 | 가능 | 가능 | 불가능 |
| 효소 반영 | 가능 | 일부 가능 | 불가능 |
| 실험 난이도 | 높음 | 중간 | 낮음 |
| 고속 스크리닝 | 어려움 | 제한적 | 가능 |
즉,
- 가장 현실에 가까운 것 → Everted sac
- 가장 많이 쓰이는 표준 모델 → Caco-2
- 가장 빠른 초기 평가 도구 → PAMPA
라고 정리할 수 있습니다.
6️⃣ 제제학 관점에서 이 모델들이 중요한 이유
흡수 모델은 단순히 연구용 도구가 아닙니다.
이 결과는 다음과 연결됩니다.
- BCS 분류
- 제형 전략 결정
- 용해도 개선 필요성 판단
- 임상 가능성 예측
예를 들어,
- 용해도는 높은데 투과가 낮다면 → Class III 전략 고민
- 투과는 좋은데 용해도가 낮다면 → Class II 전략 적용
즉,
흡수 모델은
제형 설계 방향을 결정하는 중요한 데이터입니다.
Day 42 핵심 정리
- 흡수 모델은 사람에게 투여하기 전 예측 도구입니다.
- Everted sac은 실제 장 조직 기반 모델입니다.
- Caco-2는 사람 장 상피를 모사한 세포 모델입니다.
- PAMPA는 인공 지질막 기반의 수동 확산 모델입니다.
- 모델마다 반영하는 생리학적 요소가 다릅니다.
글을 마치며
흡수는
용출 다음 단계의 핵심 관문입니다.
그리고 이 관문을
직접 사람에서 확인할 수 없기 때문에
우리는 다양한 모델을 사용합니다.
흡수 모델을 이해하면
왜 log P, pKa, BCS 분류가
항상 같이 언급되는지 자연스럽게 연결됩니다.
다음 글에서는
👉 **BCS 분류(Class I~IV)**를
조금 더 전략적으로 정리해보겠습니다.
오늘 글도 천천히 한 번 더 읽어보시면,
“흡수 예측”이라는 개념이 훨씬 또렷해질 겁니다.
— ssub0w0