초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 연구의 최종목표는 약물의 물리화학적 특성과 환자의 특성을 바탕으로 약물농도를 예측하는 머신러닝 알고리즘을 개발하고, 임상적으로 검증하는 것임.
○ 연차별 연구내용은 다음과 같음.
- 1차연도: 약물의 물리화학적 특성으로부터 약동학적 파라미터를 예측하는 알고리즘 개발
- 2차연도: 약동학적 파라미터와 환자의 특성으로부터 약물의 농도를 예측하는 알고리즘 개발
- 3차연도: 약물농도 예측 알고리즘의 임상적 검증

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 약동학적 파라미터 예측 알고리즘

□ 연구개요
○ 본 연구의 최종목표는 약물의 물리화학적 특성과 환자의 특성을 바탕으로 약물농도를 예측하는 머신러닝 알고리즘을 개발하고, 임상적으로 검증하는 것임.
○ 연차별 연구내용은 다음과 같음.
- 1차연도: 약물의 물리화학적 특성으로부터 약동학적 파라미터를 예측하는 알고리즘 개발
- 2차연도: 약동학적 파라미터와 환자의 특성으로부터 약물의 농도를 예측하는 알고리즘 개발
- 3차연도: 약물농도 예측 알고리즘의 임상적 검증

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 약동학적 파라미터 예측 알고리즘 개발 (100% 달성)
○ CL 예측모델의 개발
- 435개 물질의 동물데이터, in vitro 실험데이터, SMILES를 통해 GMFE 1.768, 2-fold error 이내 정확도 0.758의 성능을 가진 모델을 개발함
○ Vd,ss 예측모델의 개발
- 439개 물질의 동물데이터, in vitro 실험데이터를 통해 GMFE 1.401, 2-fold error 이내 정확도 0.938의 성능을 가진 모델을 개발함
2) 약물 농도 예측 알고리즘 개발 (100% 달성)
○ 약물농도 예측모델의 개발
- 총 20,126개의 데이터를 이용하여 r2 0.98, MAE 0.29, RMSE 0.41의 성능을 가진 XGBoost 모델을 개발함
- 약물의 용량, 투여 후 시간, logP, 그리고 약물의 CL가 측정된 농도에 대해 영향력이 큰 feature 였음
○ 약물농도 예측 알고리즘 임상적 검증 (100% 달성)
- 반코마이신을 투여 받은 390명의 환자의 TDM 자료를 수집함
- XGBoost 모델의 RMSE 0.38, 예측값이 실제값의 0.5배부터 1.5배 사이에 있는 비율이 0.84임을 검증함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 치료역이 좁은 약물의 농도를 예측하고, 환자의 특성에 따른 최적의 용량설정에 활용이 가능함.
- 임상현장에서 치료역이 좁은 약물의 약물농도는 환자의 효과적이고 안전한 치료를 위해 중요함.
- 약물 농도의 예측은 치료역이 좁은 약물의 투여 용량을 결정하는데 활용될 수 있음.
○ 신약의 개발 단계에서 약물의 물리화학적 특성만으로도 약동학 파라미터를 예측할 수 있어, 임상시험에 사용될 용량결정에 활용이 가능함.
- 신약의 개발 과정에 있어서 임상시험에 사용될 약물의 용량 결정은 매우 중요함. 이러한 이유로 현재 생리학 기반 약동학 프로그램이 비싼 가격으로 팔리고 있음.
- 본 연구에서 알고리즘의 일반화를 통해 약물의 물리화학적 특성으로 약동학을 예측할 수 있으면, 새로운 약의 물리화학적 특성만으로도 약동학을 예측할 수 있으며 생리학 기반 약동학 프로그램을 대체할 수 있을 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구목표 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 4
• 다. 연구내용과 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 가. 약동학적 파라미터 예측 알고리즘 개발 ... 6
• 나. 약물 농도 예측 알고리즘 개발 ... 7
• 다. 약물농도 예측 알고리즘 임상적 검증 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 가. 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 나. 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 다. 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 가. 과학적 기여 ... 13
• 나. 산업적 기여 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 25