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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 중국에서 시스템생물학과 중의학을 융합시켜 발전하고 있는 현황을 살펴보고, 이를 통해 한의학에 미치는 영향 및 시사점을 알아보고자 한다.
- 본 논문에서는 최근 중의학에서 시스템생물학의 발전현황을 진단 및 증 체계, 침구경혈학 분야, 본초방제 분야, TCM 시스템생물학 및 그 기술의 학문적 발전방향으로 분류하였으며 이것이 한의학에 미치는 영향을 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 시스템생물학의 개념 및 중의학에서 이를 어떻게 적용하고 있는지를 알아보았다. 그 결과, 중국의 많은 인구수나 정부의 지원 등의 환경적 차이35) 를 고려하면 당연한 결과라 할 수도 있겠으나, 중의학에서의 시스템생 물학 연구는 한의학보다 월등히 앞서 있음을 알 수 있었다.
- 그 결과, 중국의 많은 인구수나 정부의 지원 등의 환경적 차이35) 를 고려하면 당연한 결과라 할 수도 있겠으나, 중의학에서의 시스템생 물학 연구는 한의학보다 월등히 앞서 있음을 알 수 있었다. 하지만 본 논문의 목적은 단순히 중국이 연구개발에서 앞서고 있음을 주장하는 데에 있지 않고, 중국에서 시스템생물학을 활용한 연구의 비중이 증가하고 있고, 현재 이 분야의 학문적 중요도가 높다는 것과, 나아가 중국의 연구결과를 바탕으로 한의학이 더욱더 발전시켜나갈 수 있음을 표방하는 것이다.
가설 설정
- 21) 대사체학 연구의 목표는 생화학적 수준에서 생명체의 상호영향 및 외부 화합물과의 반응을 해석하고22) , 가능한 한 많은 대사체를 동시에 관찰함으로써 그들의 상관관계를 통계적으로 유의성 있게 설명하는 것이다.23) 이를 의학에 적용하면, 개인별 대사의 특징을 구분함으로써 치료에 대한 반응을 예측할 수 있게 될 것이다.18) 그림 2는 오믹스와 개인맞춤의학의 관계를 나타낸 것이다.
- 첫째, 증을 진단하는 데에 객관적인 변증도구가 없고 환자의 주관적인 증상 설문과 TCM 의사의 판단에 의존하므로 과학적 연구 데이터로서의 가치가 낮다.29) 둘째, TCM 증 진단모델이 본질적으로 현재의 통계분석방법에 적합하지 않다.29) 셋째로 증 연구에서, 서로 다른 증에 차별적으로 발현되는 분자를 확인하는 데에 초점을 둔연구는 많지만 그 확인된 분자의 기능을 결정하는 데에 초점을 둔 연구는 거의 없다.
- 이러한 맥락에서 증 분류를 단일 질병의 진단 및 단계 분류를 위한 방법으로 간주하기도 한다.29) 증은 TCM의 독특하고 복잡한 전체론적 체계이며, 전체론적 원리에서 출발했기 때문에 이러한 동적 개념을 무시하고 처방과 증을 분리할 수 없으며 만약 그렇게 한다면 한의학의 고유한 장점을 잃게 될 것이다.31) 이러한 점에서 시스템생물학은 질병과 증을 조합하는 역동적인 연구방법을 제시하는 유용한 지침이 된다.
- 이와 관련된 내용26),29) 을 종합하면 다음과 같다. 첫째, 대량의 데이터베이스를 통합해야 한다. 둘째, 이상의 시스템생물학 분야 외에도 약동학 및 약력학을 통합해야 한다.
제안 방법
- •중의학에서의 시스템생물학의 발전 현황에서 진단 및 증 체계 분야는 신음허증의 대사특징, 당뇨병의 5가지 증의 대사적 차이, 관상동맥성심장병환자와 CHD 기허증 환자의 혈장 대사체와 바이오마커 등으로 시스템생물학을 이용한 중의학의 개인맞춤의학으로 발전시키고자 하는 연구가 있었으며, 침구경혈학 분야에서는 풍륭혈 자극의 유전자 발현과 기능성 소화불량 및 뇌졸중 환자에서 침구치료의 효과를 분석하였고, 본초방제 분야에서는 TCM 네트워크약리학을 통해 해당 약재 및 처방이 표적에 작용하는 경로를 네트워크 구조적으로 분석하여 잠재적 유효물질과 표적, 작용기전을 알아내고 해당 약물, 처방이 작용하는 아미노산, 지방산대사경로를 알 수 있어 사물탕 등의 배오 및 가감효과, 치료작용 경로를 규명하였다.
- 31) 이러한 종류의 데이터가 축적되면 미래에 증(證) 구분을 분자생물학적으로 하는 진단도구를 확립할 수 있을 것이며, 이에 따라 정확한 진단 및 치료가 가능해지고 치료 효과를 검사할 수 있게 될 것이다.29) 둘째, 침구경혈학 분야에 대한 연구로 특정혈 자침이 어떠한 유전자 발현에 영향을 미치는지를 검사하고, 또특정 질환에 대한 침구치료의 효과를 시스템생물학적으로 분석했다.18) 이러한 연구 결과는 침술이 단순한 플라시보적 효과 또는 대증적 치료뿐만이 아니라 유전자의 발현에까지 관여하는 치료 효과를 갖는다는 근거가 되며, 나아가 경혈별 차이를 찾는 데까지 이어진다면 혈자리를 취혈하고 조합하는 방식을 객관적으로 검증하고 정교화 할 수 있게 될 것이다.
- 단백 체학을 기반으로 연구한 사례도 있다. 뇌졸중 환자에서 잠재적으로 유익한 혈청 단백질이 발현되는 데에 침이 미치는 영향을 분석한 연구로 급성 허혈성 뇌졸중 환자 35명에게 10일 동안 하루에 한 번씩 여덟 경혈에 침 치료를 시행한 뒤, 혈청 단백질을 분리하여 이차원 젤 전기영동으로 단백체를 검출하고, western blot으로 단백질의 특이성을 확인하였다. 이때 침 치료 후 환자에서 혈청 SerpinG1 단백질은 발현이 억제되었고, 겔솔린, 보체 성분 I, C3, C4B 및 β-2-당단백질 I은 발현이 촉진되었음을 알 수 있었다.
- 이 연구에서는 신음허증의 유발 쥐에서 페닐알라닌, 트립토판, 콜산, 리조레시틴의 혈장농도와, N(2)-숙시닐-L-오르니틴, 크레아티닌, α-케토글루타르산, 시트르산, 페놀 황산염, 요독소, 크레솔 황산염의 뇨중 농도를 검사하여 산화-항산화물질의 균형, 아미노산 대사, 지질 대사, 에너지대사, 장내 미생물을 조사하였다. 또한 당뇨병의 다섯 가지 증(기허(氣虛), 음허(陰虛), 기음양허(氣陰兩虛), 허열(虛熱), 혈체(血滯))을 분류하는 연구는 혈장 지방산 대사 프로파일링을 통해 이루어졌다. 다른 증들에 비해 이 5가지 증은 확실한 대사적 차이를 보이며 뚜렷하게 구별되었다.
- 먼저 구체적으로 시스템생물학 및 그 범위, 의학적 의의와 가치를 설명한 뒤, 중의학에서 시스템생물학이 각 분야에서 구체적으로 어떻게 적용되고 있는지를 살펴볼 것이다. 이를 위해 Luo 등14)이 제시한 TCM에서 시스템생물학으로 풀어야 할 주요한 과학적 문제인 TCM의 개인맞춤형 진단 및 치료, 증(證, syndrome), TCM 처방에 대한 전체적인 탐색 및 평가, TCM 시스 템생물학의 주된 개발 방향 및 주요 기술 수립[TCM 시스템생물학의 각 분야(TCM 화학체학, TCM 유전체학, TCM 단백체학, TCM 대사체학, TCM 생물정보학 등)의 미래 연구를 위한 전략과 방법] 등을 적용하였다.
- 이 연구에서는 신음허증의 유발 쥐에서 페닐알라닌, 트립토판, 콜산, 리조레시틴의 혈장농도와, N(2)-숙시닐-L-오르니틴, 크레아티닌, α-케토글루타르산, 시트르산, 페놀 황산염, 요독소, 크레솔 황산염의 뇨중 농도를 검사하여 산화-항산화물질의 균형, 아미노산 대사, 지질 대사, 에너지대사, 장내 미생물을 조사하였다.
- 이를 바탕으로 TCM 시스템생물학의 연구분야를 진단 및 증 체계, 침구경혈학 분야, 본초방제 분야, TCM 시스템생물학 및 그 기술의 학문적 발전방향을 중심으로 분류하였고, 영문데이터베이스 검색 사이트인 PubMed에서 Traditional Chinese Medicine, systems biology, omics 또는 network pharmacology를 키워드로 검색하였다. 이 중 2012년 1월부터 2017년 1월 사이에 영어로 출판된 review 논문을 선택한 뒤 분야별로 고찰하였다. 이외에도 시스템생물학 또는 한의학과 관련한 국내 논문 및 단행본을 참고하였고 국내 논문의 경우 데이터베이스는 RISS(한국 학술연구 정보서비스)를 이용하였다.
- 이를 위해 Luo 등14)이 제시한 TCM에서 시스템생물학으로 풀어야 할 주요한 과학적 문제인 TCM의 개인맞춤형 진단 및 치료, 증(證, syndrome), TCM 처방에 대한 전체적인 탐색 및 평가, TCM 시스 템생물학의 주된 개발 방향 및 주요 기술 수립[TCM 시스템생물학의 각 분야(TCM 화학체학, TCM 유전체학, TCM 단백체학, TCM 대사체학, TCM 생물정보학 등)의 미래 연구를 위한 전략과 방법] 등을 적용하였다. 이를 바탕으로 TCM 시스템생물학의 연구분야를 진단 및 증 체계, 침구경혈학 분야, 본초방제 분야, TCM 시스템생물학 및 그 기술의 학문적 발전방향을 중심으로 분류하였고, 영문데이터베이스 검색 사이트인 PubMed에서 Traditional Chinese Medicine, systems biology, omics 또는 network pharmacology를 키워드로 검색하였다. 이 중 2012년 1월부터 2017년 1월 사이에 영어로 출판된 review 논문을 선택한 뒤 분야별로 고찰하였다.
- 먼저 구체적으로 시스템생물학 및 그 범위, 의학적 의의와 가치를 설명한 뒤, 중의학에서 시스템생물학이 각 분야에서 구체적으로 어떻게 적용되고 있는지를 살펴볼 것이다. 이를 위해 Luo 등14)이 제시한 TCM에서 시스템생물학으로 풀어야 할 주요한 과학적 문제인 TCM의 개인맞춤형 진단 및 치료, 증(證, syndrome), TCM 처방에 대한 전체적인 탐색 및 평가, TCM 시스 템생물학의 주된 개발 방향 및 주요 기술 수립[TCM 시스템생물학의 각 분야(TCM 화학체학, TCM 유전체학, TCM 단백체학, TCM 대사체학, TCM 생물정보학 등)의 미래 연구를 위한 전략과 방법] 등을 적용하였다. 이를 바탕으로 TCM 시스템생물학의 연구분야를 진단 및 증 체계, 침구경혈학 분야, 본초방제 분야, TCM 시스템생물학 및 그 기술의 학문적 발전방향을 중심으로 분류하였고, 영문데이터베이스 검색 사이트인 PubMed에서 Traditional Chinese Medicine, systems biology, omics 또는 network pharmacology를 키워드로 검색하였다.
- 포토 다이오드 어레이 검출기와 결합 HPLC로 인진호탕의 품질을 균일 하게 조정하고, 검증된 UPLC-MS법으로 지문을 채취 했다. 이를 통해 수십 종의 화합물을 추출해냈고, 이후 대사체학을 적용해 마커가 되는 대사물질 32가지의 약리효과를 분석했다. 그 결과 3가지 성분인 6,7-디메틸 에스쿨레틴(D, 6,7-dimethylesculetin), 게니포시드 (G, geniposide), 레인(R, rhein)이 약물 후보로 선정 되었다.
- 의 기준에 근거하여 크게 4가지 분류하였다. 첫째, 진단 및 증 체계에 대한 연구로 서로 다른 증을 가진 실험체의 대사체와 바이오마커를 확인하여 구분하였다.31) 이러한 종류의 데이터가 축적되면 미래에 증(證) 구분을 분자생물학적으로 하는 진단도구를 확립할 수 있을 것이며, 이에 따라 정확한 진단 및 치료가 가능해지고 치료 효과를 검사할 수 있게 될 것이다.
- 인진호탕(茵蔯蒿湯)의 치료 효과를 규명하고 인진호탕의 3가지 약재인 인진호(茵蔯蒿), 대황(大黃), 치자(梔子)가 시너지효과를 내는 분자기전을 탐구하기 위한 연구31) 에서는 생화학, 약물동력학, 그리고 시스템생물학이 사용되었다. 포토 다이오드 어레이 검출기와 결합 HPLC로 인진호탕의 품질을 균일 하게 조정하고, 검증된 UPLC-MS법으로 지문을 채취 했다. 이를 통해 수십 종의 화합물을 추출해냈고, 이후 대사체학을 적용해 마커가 되는 대사물질 32가지의 약리효과를 분석했다.
대상 데이터
- 이를 통해 수십 종의 화합물을 추출해냈고, 이후 대사체학을 적용해 마커가 되는 대사물질 32가지의 약리효과를 분석했다. 그 결과 3가지 성분인 6,7-디메틸 에스쿨레틴(D, 6,7-dimethylesculetin), 게니포시드 (G, geniposide), 레인(R, rhein)이 약물 후보로 선정 되었다. 이후 약동학적 특성에 기초하여 D, G, R의 상호작용을 규명하기 위한 작업이 계속되었고, 그 분자 네트워크를 조절하는 경로 및 D, G, R이 에너지, 아미노산, 핵산, 지방산, 보조 인자 및 비타민 대사에 관여하는 일련의 인자들을 활성화한다는 것을 밝혀냈다.
- 이 중 2012년 1월부터 2017년 1월 사이에 영어로 출판된 review 논문을 선택한 뒤 분야별로 고찰하였다. 이외에도 시스템생물학 또는 한의학과 관련한 국내 논문 및 단행본을 참고하였고 국내 논문의 경우 데이터베이스는 RISS(한국 학술연구 정보서비스)를 이용하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 중의학에서 시스템생물학의 연구를 Luo 등14) 의 기준에 근거하여 크게 4가지 분류하였다. 첫째, 진단 및 증 체계에 대한 연구로 서로 다른 증을 가진 실험체의 대사체와 바이오마커를 확인하여 구분하였다.
성능/효과
- 12) 시스템생물학에는 얼마 든지 한의학에 적용될 수 있는 무궁무진한 잠재력이 있다. 가령 이미 기술한 바와 같이 침술의 치료효과를 최적화할 수 있는 침 처방의 운용모델을 유전자 구조로부터 얻는다면 개별 환자에게 맞춤형 침치료를 시행할 수 있게 될 것이다.
- 29) 유전자 표적을 기능으로 분류하는 것만으로는 증에 대한 합의를 이끌어내지 못하므로 이를 바탕으로 향후보다 포괄적이고 체계적인 분석으로 접근할 필요가 있다.2) 넷째, TCM 처방은 그 기원과 생산 공정이 표준화되지 못하여 그 화합물 또한 일관성이 없이 안정되지 못하고 복잡한 형태를 나타낸다.33) 이러한 문제의 해결을 위해서는 시스템생물학 자체에 매몰되지 않고 한의학의 정체성을 지키며 연구할 필요가 있다.
- 10) 또한 네트워크 약리학 약물이 표적에 작용하는 네트워크 및 생체 내의 생물학적 네트워크에 기반을 둬 약물의 작용을 분석하는 학문25) 으로, 기존의 단일 표적 약물에서 벗어나 더욱 효과적이고 부작용이 적은 다중 표적약물을 개발하는 데 중요한 역할을 한다.27) 약물이 네트워크로 작용한다는 개념은 이미 동아시아 의학에서는 기본적인 방제원칙으로 존재하고 있었으며, 실제로 동아시아 의학의 처방이 네트워크를 표적으로 작용한다는 것이 알려졌다.26)
- 하지만 실제 생명체는 너무도 복잡하고 다단하여 그 필요한 생명현상을 세포, 조직 및 장기와 같은 다양한 레벨에서 유지하며, 생명요소들인 DNA, mRNA, protein, metabolite 등의 상호작용에 의한 네트워크를 갖는다3) 그러므로 생명현상의 근본기작을 이해하기 위해서는 단일 유전자나 단백질 연구로는 한계가 존재하게 된다.4) 최근에 세포 기능이 개별 유전체나 유전자에 의해 정해지는 게 아니라, 끊임없이 움직이는 복잡한 세포 네트워크를 통해 일련의 정보가 축적된 결과로 정해진다는 것이 밝혔다.5) 생명체의 복잡성을 이해하기 위해서는 한 번에 전체를 보는 통합적 접근이 필요하다.
- 관상동맥성 심장병(coronary heart disease, CHD) 환자와 CHD 기허증(氣虛證) 환자의 혈장 대사체에서 바이오마커의 조성과 그 농도변화를 조사하고, 혈장 내 대사체의 특성을 비교한 연구도 있다. CHD 환자의 특징적인 대사체 25가지와 바이오마커 4가지를 조사한 결과, 기허 환자와 기허가 아닌 환자에게서 큰 차이를 볼 수 있었다.
- 또한 기능성 소화불량 (Functional dyspepsia, FD)의 생물학적 영향과 침구 치료가 대사에 미치는 영향을 조사하기 위해 대사체학적 기술을 사용해 6명의 여성 FD 환자의 족양명경 침치료 전⋅후 혈장 대사물질 프로파일을 6명의 건강한 대조군과 비교한 결과, 건강한 대조군에 비해 FD 환자들에게는 포도당, 아세테이트, 고밀도 지질단백질과 포스파티딜콜린이 상대적으로 높은 수준으로 존재하고, 젖산, 류신/이소류신, N-아세틸 당단백질, 저밀도의 지질단백질이 낮은 수준으로 존재하는 것으로 나타났 다. FD 환자에 대한 침구치료는 포도당, 젖산, 류신/ 이소류신의 수준을 눈에 띄게, 그리고 지질 수준을 미세하게 대조군 수준의 방향으로 변화시켰는데 이는 침구치료의 FD 증상을 완화시키는 효과를 증명하며, 또 대사체학기 침구치료의 생물학적 효과를 조사하는 도구로 사용될 수 있는 잠재력이 있음을 보여준다. 단백 체학을 기반으로 연구한 사례도 있다.
- 첫째, 대량의 데이터베이스를 통합해야 한다. 둘째, 이상의 시스템생물학 분야 외에도 약동학 및 약력학을 통합해야 한다. 더 나아가 TCM 시스템생물학의 지속가능한 개발을 위해 생물학, 생물의학, 생물정보학, 약리학 등이 힘을 합치는 학제 간 연구가 시행되어야 한다.
- 또한 기능성 소화불량 (Functional dyspepsia, FD)의 생물학적 영향과 침구 치료가 대사에 미치는 영향을 조사하기 위해 대사체학적 기술을 사용해 6명의 여성 FD 환자의 족양명경 침치료 전⋅후 혈장 대사물질 프로파일을 6명의 건강한 대조군과 비교한 결과, 건강한 대조군에 비해 FD 환자들에게는 포도당, 아세테이트, 고밀도 지질단백질과 포스파티딜콜린이 상대적으로 높은 수준으로 존재하고, 젖산, 류신/이소류신, N-아세틸 당단백질, 저밀도의 지질단백질이 낮은 수준으로 존재하는 것으로 나타났 다.
- 방제는 단 하나의 분자에 작용하지 않고 질병의 과정 중에 관여하여 해당 질병과 관계된 네트워크의 불균형을 바로잡는다. 방제는 TCM의 처방으로서 다양한 유형의 화합물이 섞인 복잡한 화학적 시스템이라고 할 수 있으며, TCM 의사들이 약물을 배합하는 군신좌사(君臣佐使)의 원칙이 질병 특이적 네트워크에서 네트워크를 표적으로 작용하는 것이 증명되었다.26)
- 포제가 대사 경로를 바꾸는 기본적인 기전은 대사식별 물질로 설명하고 있고, 그 대사 경로는 현재까지 4가지 경로가 식별되었다. 생약재와 포제를 거친 약재의 대사 체적 특징을 비교하기 위해 부자와 포부자(炮附子)의 대사체 농도를 MS spectra의 주요 성분분석으로 분석한 결과, 19개의 대사체 바이오마커가 눈에 띄게 변화한 것을 발견하였고, 해독작용을 하는 22개의 핵심 바이오마커를 발견하였다. 그 외에 약재의 특징적인 화학 성분을 조사하고 품질을 평가하는 연구나, 약물 발견 및 개발 연구도 있었다.
- 고콜레스테롤혈증 쥐에 침치료 후 간 조직에서 침술의 콜레스테롤 저하 효과의 원인이 되는 간 유전자를 조사했을 때 확인된 유전자의 68%는 신진대사, 면역반응 및 신호전달경로에 관여하였다. 유전체 범위(genome-wide)의 유전자 발현 분석을 통해 전반적인 유전자 발현을 검사한 결과, 풍륭혈 자침은 간에서 콜레스테롤 대사에 직접 관여하는 유전자의 발현을 조절할 뿐만 아니라, 신호전달, 전사 조절, 세포주기, 세포 유착, 면역 스트레스에 관여하는 유전자의 발현에도 상당한 영향을 미쳤음을 확인하였다. 이러한 결과는 고콜레스테롤혈증에서 침술 치료 시여러 생물학적 경로의 조정 및 신호 전달에 관여하는 분자적 기전이 발동되며, 침술 치료의 효과에 생리학적인 근거가 있음을 시사한다.
- 이때 침 치료 후 환자에서 혈청 SerpinG1 단백질은 발현이 억제되었고, 겔솔린, 보체 성분 I, C3, C4B 및 β-2-당단백질 I은 발현이 촉진되었음을 알 수 있었다.
- 이렇듯 치료의 기전을 유전자 발현과정으로 분석하는 시도는 한방치료가 단순히 겉으로 드러난 증상만을 억제하는 것이 아니라 유전자의 발현을 조절하는 유전 학적인 근본적 치료를 할 수 있다는 것을 보여준다. 이는 침구치료에 대해 무엇보다도 확실하고 분명한 근거가 될 것이다.
- 그 결과 3가지 성분인 6,7-디메틸 에스쿨레틴(D, 6,7-dimethylesculetin), 게니포시드 (G, geniposide), 레인(R, rhein)이 약물 후보로 선정 되었다. 이후 약동학적 특성에 기초하여 D, G, R의 상호작용을 규명하기 위한 작업이 계속되었고, 그 분자 네트워크를 조절하는 경로 및 D, G, R이 에너지, 아미노산, 핵산, 지방산, 보조 인자 및 비타민 대사에 관여하는 일련의 인자들을 활성화한다는 것을 밝혀냈다.
후속연구
- 그러나 이때 주의할 점은 서양의학을 보편의학 즉 현대의 표준이 되는 의학으로 상정하고 한의학은 그에 종속되는 특수 의학으로 인식하여 서양의학화하려는 것은 잘못이며 한의학과 서양의학 모두 각각 장단점을 지닌 개별의학임을 인식해야 한다는 것이다.12) 따라서 이미 2500년이 넘는 임상시험으로 검증된 한의학의 영역을 서양의학의 언어로 또다시 번역 및 해석하는 일은 무용할 것이며, 몇 천 년간 쌓인 기존의 방대한 약재와 처방, 치료법 중 가장 효과적인 것을 찾는 연구야말로 한의학계가 집중해야 할 핵심과제일 것이다.32) 한의학자들의 연구영역은 기존의 단순한 대증적 효과 검증 연구에서 보다 나아가 구체적인 기전을 밝히고 작용물질과 표적을 찾아, 이를 이용해 더욱 효과를 높이는 방법을 강구하는 데까지 확장할 필요가 있다.
- 29) 둘째, 침구경혈학 분야에 대한 연구로 특정혈 자침이 어떠한 유전자 발현에 영향을 미치는지를 검사하고, 또특정 질환에 대한 침구치료의 효과를 시스템생물학적으로 분석했다.18) 이러한 연구 결과는 침술이 단순한 플라시보적 효과 또는 대증적 치료뿐만이 아니라 유전자의 발현에까지 관여하는 치료 효과를 갖는다는 근거가 되며, 나아가 경혈별 차이를 찾는 데까지 이어진다면 혈자리를 취혈하고 조합하는 방식을 객관적으로 검증하고 정교화 할 수 있게 될 것이다. 셋째, 본초방제 분야 연구는 특별히 네트워크 약리학이라는 이름으로 다수 진행되고 있다.
- 시스템이론은 변수 간의 상호관계와 동역학적 특성 등을 찾아냄으로써 외부에서의 입력에 따라 원하는 출력을 내는 분석 및 예측 가능한 이상적인 모델을 정립하는 이론이다.2) 즉 시스템생물학으로 인체를 시스템적으로 이해하게 된다면 어떤 입력(시술 및 약물)을 했을 때 원하는 출력(병의 치료 효과)이 나오는지도 알 수 있고, 반대로 이미 시스템을 이용해 치료하고 있는 동아시아 의학의 원리를 해석할 수도 있게 될 것이다.
- 시스템생 물학적 접근을 통해 새로운 의학적 전략을 개발하려는 융합적인 시도를 별도로 시스템의학(systems medicine) 이라 부르기도 한다.2) 특히 시스템생물학과 동아시아 의학은 전체성, 통합성, 동적인 변화 등의 성질이 비슷하기 때문에 최근 몇 년 동안 동아시아 의학 연구의 여러 분야에 유전체학, 단백체학 및 기타 오믹스학(omics) 이 광범위하게 적용되고 있으며, 나아가 이는 개인 맞춤형 의학을 연구하는 데에도 이상적인 방법이 될 것으로 전망된다.9),10) , 그러나 여기서의 ‘동아시아 의학’이란 대개 중의학을 말한다.
- 29) 셋째로 증 연구에서, 서로 다른 증에 차별적으로 발현되는 분자를 확인하는 데에 초점을 둔연구는 많지만 그 확인된 분자의 기능을 결정하는 데에 초점을 둔 연구는 거의 없다.29) 유전자 표적을 기능으로 분류하는 것만으로는 증에 대한 합의를 이끌어내지 못하므로 이를 바탕으로 향후보다 포괄적이고 체계적인 분석으로 접근할 필요가 있다.2) 넷째, TCM 처방은 그 기원과 생산 공정이 표준화되지 못하여 그 화합물 또한 일관성이 없이 안정되지 못하고 복잡한 형태를 나타낸다.
- 7) 또는 포제가 대사경로에 어떻게 작용하는지, 생약재와 포제된 약재의 대사 체적 특징을 비교하여 해독작용을 하는 바이오마커를 찾는 연구도 있었다.31) 시스템생물학으로 약재와 처방을 해석함으로써 처방 별로 또 약재별로 차이를 객관적인 지표로 나타내는 것이 가능해진다면 증상 또는 증에 따라 다른 처방을 내리는 TCM 치료의 근거가 될 것이 고, 또한 이를 통해 더욱 적합한 약재의 선별과 처방의 배오가 가능해질 것이다. 넷째, TCM 시스템생물학 및그 기술의 학문적 발전방향에 대해 데이터베이스 통합, 학문간 융합, 임상과 결합 및 임상에 적용, 동물모델의 검증이 필요하다는 등의 논의가 이루어지고 있다.
- 첫째, 진단 및 증 체계에 대한 연구로 서로 다른 증을 가진 실험체의 대사체와 바이오마커를 확인하여 구분하였다.31) 이러한 종류의 데이터가 축적되면 미래에 증(證) 구분을 분자생물학적으로 하는 진단도구를 확립할 수 있을 것이며, 이에 따라 정확한 진단 및 치료가 가능해지고 치료 효과를 검사할 수 있게 될 것이다.29) 둘째, 침구경혈학 분야에 대한 연구로 특정혈 자침이 어떠한 유전자 발현에 영향을 미치는지를 검사하고, 또특정 질환에 대한 침구치료의 효과를 시스템생물학적으로 분석했다.
- 경혈마다 특이적인 차이를 보이는지의 문제는 한의학의 표준화를 위해 해결해야 할 핵심적인 질문임에도 불구하고, 아직 많은 부분이 구체적이고 객관적인 근거를 찾지 못한 채남아있다. 32) 하지만 침구치료의 대사적 바이오마커를 찾으면 경혈별로 각각의 치료 효과 및 그 기전 또한 분석하여 혈자리를 취혈하고 조합하는 방식을 객관적으로 검증하는 연구가 가능해지며 정교화하여 임상에도 적용할 수 있게 될 것이다. 33)
- 2) 넷째, TCM 처방은 그 기원과 생산 공정이 표준화되지 못하여 그 화합물 또한 일관성이 없이 안정되지 못하고 복잡한 형태를 나타낸다.33) 이러한 문제의 해결을 위해서는 시스템생물학 자체에 매몰되지 않고 한의학의 정체성을 지키며 연구할 필요가 있다.11) 한의학은 단순한 경험의학이 아닌, 실증적인 이론을 기반으로 풍부한 경험적 지식을 반영한 의학36) 인, 무엇보다 임상에 초점을 맞춘 의학이므로, 시스템생물학을 한의학에 융합시킬 때에도 한의학의 기본원칙을 시스템생물학으로 해석하되 임상 관찰과 임상에서의 적용이라는 목적을 잊지 않아야 한다.
- 이처럼 시스템생물학은 통합적이고 다차원적인 특성을 갖는다.9) 구체적으로 시스템생물학이 하는 일은 생물학적 시스템을 생물학적, 유전적, 화학적, 시스템적으로 연구하고, 유전자 및 단백질의 정보 경로 반응을 관찰하고, 그 규모 및 상태에 대해 전체적인 분석실험을 하여 데이터를 축적하고, 이 데이터를 통합하여 주요 네트워크를 규명하고 분석함으로써, 궁극적으로는 그 시스템의 구조와 개체별 자극에 대한 반응을 설명할 수 있는 수학적 모델을 세우는 것이다.3),5) 완벽한 생물학 연구모델로 보이지만 시스템생물학이 제창되었을 당시에는 기술적 한계로 인해 지금만큼 주목받지 못했고, 이렇듯 세포 내의 다양한 수준에서 대규모의 실험 데이터들을 정량화하고 분석해야 하기 때문에 대규모 초고속 실험분석기법, 그리고 엄청난 양의 데이터 분석이 가능할 정도로 다양한 생물정보학 기법이 개발된 지금에서야 여러 분야에서 논의되고 있다.
- 12) 시스템생물학에는 얼마 든지 한의학에 적용될 수 있는 무궁무진한 잠재력이 있다. 가령 이미 기술한 바와 같이 침술의 치료효과를 최적화할 수 있는 침 처방의 운용모델을 유전자 구조로부터 얻는다면 개별 환자에게 맞춤형 침치료를 시행할 수 있게 될 것이다. 이렇게 성립된 ‘시스템 한의학’은 기존 한의학에 과학적 근거를 제시할 뿐만 아니라 한의학의 임상을 혁신하고, 진단, 예방 및 질병의 치료를 향상할수 있으며 한의학의 고유한 특성과 장점을 키우고 나아가 개인맞춤의학으로 발돋움하여 한의학의 경쟁력을 키우는 디딤돌이 될 것으로 기대된다.
- 셋째, 축적된 연구 데이터 및 질병⋅약물 특이적 네트워크를 임상경험과 결합하여, 새로운 약물 타겟 및 질병 관련 유전자를 탐색하고 한약 처방의 효과를 최대화하는 데에 효과적인 플랫폼을 수립해야 한다. 넷째, 현재 대부분의 연구는 주로 상이한 증(證) 또는 약재 등에서 구별되게 발현되는 분자를 확인하는데 초점을 두고 있으나 그 확인된 분자의 기능과 역할을 밝히는 데에 초점을 둔 연구는 거의 없으므로, 이러한 연구도 진행되어야 한다. 다섯째, 많은 연구에서 동물모델을 기반으로 설정했지만 TCM의 체계 안에서 이들 모델이 인간의 조건을 정확하게 반영하는지 여부가 아직 제대로 알려지지 않았다.
- 둘째, 이상의 시스템생물학 분야 외에도 약동학 및 약력학을 통합해야 한다. 더 나아가 TCM 시스템생물학의 지속가능한 개발을 위해 생물학, 생물의학, 생물정보학, 약리학 등이 힘을 합치는 학제 간 연구가 시행되어야 한다. 셋째, 축적된 연구 데이터 및 질병⋅약물 특이적 네트워크를 임상경험과 결합하여, 새로운 약물 타겟 및 질병 관련 유전자를 탐색하고 한약 처방의 효과를 최대화하는 데에 효과적인 플랫폼을 수립해야 한다.
- 이는 침구치료에 대해 무엇보다도 확실하고 분명한 근거가 될 것이다. 또한 이는 현대 기술, 시스템 생물학과 침술의 통합을 위한 새로운 도구가 될 것이며, 침술의 현대화와 국제화의 진행을 앞당길 것이다. 한편 침술의 기본 메커니즘에 대해서도 밝혀진 바가 많지 않지만, 특히 한의학의 허점으로 공격받기도 하는 부분이 바로 경혈별 차이점이 존재하는지의 여부이다.
- 이처럼 시스템생물학적인 약물 또는 처방연구는 해당 약물 또는 처방이 작용하는 아미노산 대사, 지방산 대사 등 대사경로를 연구함으로써 배오(配伍)효과 및 치료작용의 경로를 규명할 수 있고 이는 그 효과를 객관적으로 평가할 수 있는 지표를 찾는 기반이 될 것이다. 또한 처방을 내릴 때 증별로 가감하는 것이 질환별, 환자별로 더욱 효과적으로 치료할 수 있다는 과학적인 근거로서도 쓰일 수 있을 것이다.29)
- 셋째, 축적된 연구 데이터 및 질병⋅약물 특이적 네트워크를 임상경험과 결합하여, 새로운 약물 타겟 및 질병 관련 유전자를 탐색하고 한약 처방의 효과를 최대화하는 데에 효과적인 플랫폼을 수립해야 한다.
- •한의학에서 시스템생물학 분야의 연구는 논문의 절대적인 숫자가 적을 뿐만 아니라 중요 연구분야인 한약 연구도 상당수가 단순히 물질, 약재 및 처방 별로 효능을 검증하는 수준이다. 앞으로 한의학연구는 대증적 효과검증연구 단계에서 나아가 약재 침구 등 한의학적 치료수단의 구체적인 기전을 밝히고 작용물질과 표적을 찾아야 하며 이를 활용하여 효과를 최대화하는 방법을 강구할 필요가 있다.
- 이렇게 성립된 ‘시스템 한의학’은 기존 한의학에 과학적 근거를 제시할 뿐만 아니라 한의학의 임상을 혁신하고, 진단, 예방 및 질병의 치료를 향상할수 있으며 한의학의 고유한 특성과 장점을 키우고 나아가 개인맞춤의학으로 발돋움하여 한의학의 경쟁력을 키우는 디딤돌이 될 것으로 기대된다.
- 이러한 단점에도 불구하고 변증시치(辨證施治)는 서양의학의 변병(辨病)과 대별되는 한의학의 특징적이고 핵심적인 치료원칙12) 인만큼 객관적이고 실제적인 진단도구가 필요하다. 이미 소개한 바와 같이 시스템생물학을 적용한 변증 연구를 통해 증과 관련된 유전자, 유전자군 또는 단백질 등의 기능을 식별하고 이로써 증의 메커니즘을 설명할 수 있다면29) , 곧 객관화된 진단지표를 찾아내고 정리하여 진단도구를 확립하는 수준까지 이어지고, 이를 통해 서로 다른 한의사가 진단하여도 동일한 진단 결과를 얻게 될 것이며, 또한 치료효과를 확실하게 검증할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 심도 있게 연구하는 일이 가능해질 것이다.
- 물론 시스템생물학과 TCM은 동일 학문이 아니기에 아직 두 학문을 융합시키는 데에는 여러 한계와 문제점이 있다. 첫째, 증을 진단하는 데에 객관적인 변증도구가 없고 환자의 주관적인 증상 설문과 TCM 의사의 판단에 의존하므로 과학적 연구 데이터로서의 가치가 낮다.29) 둘째, TCM 증 진단모델이 본질적으로 현재의 통계분석방법에 적합하지 않다.
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