OCTAVIO MORANTE-PALACIOS
생물정보학 컨설턴트, DTS
클래리베이트
최근 몇년간, 약물 발굴 및 개발 분야는 단일 세포 기술, 특히 단일 세포 RNA시퀀싱 (scRNA-seq) – 개별 세포 수준에서 유전자 발현 프로파일링-및 관련 컴퓨팅 툴이 출현해 크게 진화하고 있습니다. 단일 세포 RNA시퀀싱과 풍부한 공공 공개데이터의 결합으로 신약을 검색하는 방법이 혁신적으로 변화하고 있습니다. 약물발굴 및 개발분야에 있어서 단일세포 RNA시퀀싱의 핵심은 질병의 이해도 개선입니다. 클래리베이트 생물정보학팀의 Ester Gil컨설턴트는 “단일세포 RNA 시퀀싱은 보다 효율적이고 직접적이며 안전한 치료를 가능케 합니다.”고 말합니다.
새로운 세포 이해 분야가 향후 몇 년 동안 우리에게 열렸기 때문에, 단일 세포 RNA시퀀싱이 병리학적 및 생물학적 혁신을 찾는 산업의 어떤 부분의 연구개발환경에서 가장 큰 영향을 미치는지 조사할 수 있는 기회를 갖게 되었습니다.
전임상 모델링
단일세포 RNA시퀀싱은 질병 조직내의 개별 세포의 유전자발현 프로파일을 특성화해 잠재적인 약물 표적을 식별 및 검증하는 일을 지원할 수 있습니다. 건강한 세포와 질병에 걸린 세포의 전사체 프로파일을 비교함으로써 연구자들은 질병 진행에 영향을 미치는 특정 세포 유형 또는 하위 집단을 식별할 수 있습니다. 이 정보는 치료 타겟을 선정하는 가이드를 제공할 수 있을 뿐 아니라 추가개발을 위한 분자의 우선순위를 정하는데 도움이 될 수 있습니다.또한, 단일세포 RNA시퀀싱은 관련 전임상 질병모델 선택에 있어서 매우 중요할 뿐 아니라,인간 질병에서 관찰되는 세포 이질성을 보다 충실하게 재현할 수 있는 모델을 보다 쉽게 생성할 수 있도록 지원합니다.
단일 세포 수준에서의 유전자 발현 패턴을 근거로, 연구자들은 혁신적인 약품 후보물질을 실험하기 위해 가장 적합한 모델을 식별하고 개선할 수 있습니다. 게다가, 단일세포 RNA시퀀싱은 약물의 작용 메커니즘에 대한 인사이트를 제공해 특정 세포 유형과의 상호 작용 및 잠재적인 오프타겟(Off-target) 효과를 밝혀낼 수도 있습니다.
기존의 단일세포 RNA 시퀀싱 기술은 개별 세포로부터 유전자 발현 데이터를 수집하지만, 조직내 위치에 대한 공간정보를 제공하지 않습니다. 그러나 최근의 발전으로 단일세포 RNA시퀀싱과 위치 정보를 통합하는 기술이 등장해, 공간 전사체 분석에서 단일세포 RNA시퀀싱을 사용할 수 있게 되었습니다. 이 과정은 분자 데이터에 중요한 공간적인 맥락을 제공해, 질병을 이해하고 임상에 관한 의사결정을 하는데 도움을 줍니다.
정밀 의학
제약바이오 산업은 점점 더 정밀의학 접근방식으로 전환되고 있으며, 이는 환자들이 질병 초기 단계에서 치료를 받아 보다 나은 결과를 얻을 수 있도록 지원합니다. 정밀의학의 핵심은 환자 분류로, 단일세포 RNA시퀀싱은 암, 신경계질환, 자가면역질환 등 다양한 질병에 대한 신규 바이오마커 및 치료대상을 발견하는 것을 돕습니다.
또한, 단일세포 RNA시퀀싱은 질환 조직내에서 세포 하위유형과 상태를 식별하는데도 도움을 줍니다. 개별 세포의 전사체 프로파일을 특징화해 연구자들은 질환 하위 유형을 고해상도로 분류할 수 있으며, 이는 개선된 진단 및 예후 지표를 도출할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
유전자 발현 프로파일의 변화를 주의 깊게 추적함으로써, 임상의는 치료 조정에 관한 데이터에 근거한 결정을 내릴 수 있을 뿐 아니라 보다 개인화되고 효과적인 치료를 제공할 수 있습니다.
이런 지식은 잠재적인 타겟을 식별하고 표적 치료법을 개발하는 데 새로운 기회를 제공합니다. 게다가 단일세포 RNA시퀀싱과 고당중합 기능 유전체 스크린을 통합해, 타겟 검증과 우선순위 부여를 강화해 추가조사를 위한 유망한 후보를 선별하는 과정을 간소화할 수 있습니다.
최근 클래리베이트의 웨비나에서는 단일세포 RNA 시퀀싱의 가능성을 탐구하는 데 초점을 맞춘 주제들이 다뤄졌습니다. 웨비나에서는 생물정보학 팀의 인사이트를 바탕으로 단일 세포RNA 시퀀싱 분석 분야에서 나타나는 신규 기법, 세포간 상호작용 이해, 그리고 임상 전통 및 임상 연구에서의 세포 이질성 평가 등에 대해 논의되었습니다.
단일세포 RNA 시퀀싱의 중요한 역할 중 하나는 다른 세포 유형에 대한 기존 치료법의 효과를 밝혀내, 기존 치료법의 용도를 재설정하는 데 도움을 줄 수 있는 것입니다. 서로 다른 약물로 처리된 세포의 유전자 발현 프로파일을 비교함으로써, 연구자들은 전사 반응에서의 유사성을 확인할 수 있으며, 잠재적인 치료 겹침이나 용도 재설정 기회를 밝혀낼 수 있습니다. 이 접근 방식은 이미 알려진 안전성 프로파일을 가진 기존 약물을 활용하여 약물 발굴 과정을 가속화하고, 다양한 질환에 대한 새로운 치료 옵션의 개발을 용이하게 할 수 있습니다.
개선된 프로세스
기술과 분석 방법은 잘 확립되어 있지만, 단일 세포 시퀀싱 과정에서 개선할 수 있는 점들이 있습니다. Gil은 “산업에서 사용되는 일부 방법은 통계적으로 충분히 탄탄하지 않을 수 있습니다. 머신러닝의 도입으로, 일부 비교적 약한 툴들은 새로운 첨단 도구로 대체될 수 있을 것입니다”라 말했습니다. Gil은 클래리베이트 생물정보학 컨설팅 팀의 일원으로, 신뢰할 수 있는 데이터, 강력한 도구, 고품질의 분석을 결합하여 발견, 임상 전통 및 중개 활동을 지원합니다.
단일세포 RNA 시퀀싱의 약물 발견 분야에서의 적용에 대해 더 알고 싶으시다면 “단일세포 RNA 시퀀싱의 가능성 탐구” 웨비나를 시청해 주십시오.