[대수, 미적분I] 종양 성장 모델과 Dose-Dense 항암 요법 : 최적의 항암제 투여 주기는?

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by 메디컬저널 김윤. 대한민국 약사 · 약학석사 · 연구원 5년 · 메디컬 학종 컨텐츠 통합 조회수 62만회 · 프리미엄콘텐츠 연말결산 10대 여성 구독자 2위, 10대 남성 구독자 4위(2023) · 前 과학학원 원장, 메디컬 생기부 전담 · 메디컬 세특 전문 블로그 리코드라이터 운영 · 입시 플랫폼 아카AI 기술자문 및 컬럼 연재

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❗️이번 탐구는 지난 메디컬저널 콘텐츠들 중 가장 인기가 많았던, 수학 과목 개념을 메디컬 분야와 연계하는 내용입니다. 메디컬저널의 수학 컨텐츠는, 단순히 AI를 통해 뽑아내는 타사 컨텐츠와는 다릅니다.

﹡이번 탐구는 종양이 자라는 속도와, 항암제가 종양 세포를 줄이는 비율을 고2 수학 대수과목의 지수함수, 로그, 등비수열로 설명하고 그로부터 항암치료에서 용량만큼이나 투여 간격이 중요한 이유 그리고 심화 개념으로서 실제 임상에서 쓰이는 Dose-dense 항암요법까지 정리하는 탐구입니다.

✔️ 항암제의 부작용이 크다는 사실은 관련 진로로 탐구를 진행한 학생이라면 한 번쯤은 다룬 적이 있을텐데요, 항암제(특히 화학항암제)는 암세포를 공격하기 위해 사용하지만, 실제로 체내에서는 정상 세포에도 영향(세포독성)을 미치게 되고, 항암제는 주로 주사 방식 등 전신으로 작용하기 때문에 치료과정에서 위 그림과 같이 다양한 부작용이 나타나게 됩니다.

항암치료에 전세계 의약품 연구개발에서 가장 큰 비용이 투입되는 분야인 만큼(시장 규모로 대략 15~19%의 비중), 항암치료의 효과를 높이고 부작용은 줄이기 위해 더 정밀한 항암제 연구가 진행되고 있고 CAR-T치료제, 항체-약물 접합체(ADC), 이중항체 면역항암제 등이 이러한 흐름에서 등장한 차세대 항암제라고 할 수 있습니다.

더 정밀하고 더 강력한 항암제가 개발되는 것은 연구소와 제약사의 영역이라면, 실제 임상 현장에서는 환자에게 그 항암제를 어떻게 투여할지에 대한 정밀한 설계가 필요합니다.

의료인으로서 임상 현장에서 우리가 조정할 수 있는 대표적인 요소는 항암제의 투여량과, 투여 간격이라 할 수 있고 환자에게서 효과를 높이면서 부작용을 줄이기 위해서는 이를 수학적으로 정밀하게 계산해 적용할 필요가 있습니다. (⇢ 대수,미적분I 과목의 개념과 연계해 설명합니다.)

❗️수학적인 모델링과 계산에 앞서, 얼마를, 며칠 간격으로 주는 것이 가장 효과적이면서 안전한지에 대한 약리학적, 생리학적인 기준(이론적인 기준)이 필요합니다.

기존 항암제 개발에서는 초기 임상시험을 통해 최대내약용량(MTD, Maximum Tolerated Dose)을 찾고, 이를 이후 용량 결정의 중요한 기준으로 활용해 왔습니다.

임상 시험에서 심각한 부작용이 나타나 더 이상 용량을 높일 수 없는 제한선을 용량제한독성(DLT)라고 하며, 보통 DLT 발생률의 약 25~33%에 해당하는 용량으로 최대내약용량을 추정합니다.