배아줄기세포 유래 심근세포는 심근경색 등으로 심장이 제 기능을 다 하지 못할 때 치료적 목적으로 주사하여 환자의 심기능을 정상화 시키는 데에 쓰인다. 배아줄기세포 유래 심근세포는 페이스메이커 활동을 보이면서 막전압 고정상태에서도 주기적인 일과성 내향전류를 보이는 특징을 갖고 있다. 본 연구는 기존에 발표된 배아줄기세포 유래 심근세포의 시뮬레이션 모델을 이용하여 어떻게 하여 페이스메이커 활동이 나타나는지 그 기전을 밝히고자 하였다. 세포내 모든 이온을 고정하였을 때 모델 세포는 여전히 페이스메이커 활동을 보였다. 근장그물내 칼슘 이온을 고정하였을 때도 모델 세포는 페이스메이커 활동을 보였다. 그러나 Na-Ca 교환 전류를 차단하였을 때는 모델 세포의 페이스메이커 활동이 사라졌는데, 여기서 L-type Ca2+ 전류의 칼슘 의존성 비활성화 기전을 제거하자 페이스메이커 활동이 지속되었다. 또한 Na-Ca 교환전류와 L-type Ca2+ 전류만으로는 페이스메이커 활동이 보이지 않았으나 L-type Ca2+ 전류의 크기를 3배로 증가시키자 페이스메이커 활동이 다시 나타남을 확인하였다. 따라서, 배아줄기세포 유래 심근세포의 페이스메이커 활동은 Na-Ca 교환전류와 L-type Ca2+ 전류의 역할이 매우 중요하며, Na-Ca 교환전류는 L-type Ca2+ 전류가 비활성화되지 않도록 칼슘 이온의 농도를 조절하는 데에 큰 역할을 하는 것으로 결론을 내렸다.

막전압 고정 기법은 세포막 이온통로의 활성화 게이트, 비활성화 게이트의 물리적 성질 등을 밝힐 수 있다. 즉, 여러 다양한 펄스 프로토콜을 이용하여 활성화 게이트와 비활성화 게이트의 막전압 의존성을 구할 수 있다. 본 연구는 L-type Ca2+ 통로의 모델을 막전압 고정 기법 시뮬레이션에 적용하여 최적의 펄스 프로토콜을 얻기 위한 방법을 제시하고자 하였다. 비활성화 게이트의 막전압 의존성을 구하는 경우, 테스트 전압에서 +10 mV의 전압으로 가기 전에 0 ms, 5 ms, 20 ms의 gap을 주었는데 이 중 5 ms의 gap을 주었을 때 모델과 가장 가까운 관계를 얻을 수 있었다. 다음으로 활성화 게이트의 막전압 의존성을 구하는 경우, 일반적인 방법으로는 실제 관계와 크게 다른 결과를 얻었으나, 0 mV 이하의 막전압에 대해서만 막전압 의존성을 구하는 방법을 사용하여 실제 관계와 근접한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 본 시뮬레이션 프로그램을 적절히 이용한다면 실제 세포실험에서 정확한 수치를 얻기 위한 펄스 프로토콜을 얻는데 활용할 수 있을 것으로 본다.

본 연구의 목적은 단클론항체 (mAb) 약동학적 특성을 보다 쉽게 이해하고자 문헌에 보고된 mAb의 PK 모델을 구현할 수 있도록 시뮬레이션 모델을 만드는 것이다. 본 연구결과를 바탕으로 약물의 용법/용량, 각각의 모델 파라미터의 변화에 따른 혈중농도, 수용체 점여 등의 변화를 다양하게 시뮬레이션 해볼 수 있다.

약동학 지표를 구할 시 활용되는 비구획 분석을 Edison system에 적용하여 테오필린(Theophylline)과 인도메타신(Indomethacin) 데이터에 대한 분석을 실시하였다. 각각의 데이터에 대해 Edison 엡 내에서 농도-시간 곡선에 대한 그래프를 다양한 방식으로 구현할 수 있었으며, 계획한 R script를 통해 도출된 결과에서도 현재 임상적으로 가장 널리 쓰이는 비구획 분석방법 소프트웨어와 동일한 값임을 확인하였다. 또한 실제 비구획 분석보다 한 단계 더 복잡한 분석에 대해서도 실제 구현 가능함을 확인하였다. 이를 통해 앞으로 다양한 약동학적 분석방법을 Edison system 안에서 구현하고 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

Caffeine has a long history of human consumption but the consumption of caffeine due to caffeinated energy drinks(CEDs) is rapidly growing. Marketing targets of CED sales are children, adolescents and young adults, possibly caffeine-sensitive groups and its effect for them can be significantly different from healthy adults. Caffeine-related toxicities among these groups are growing in number and a number of countries are recognizing severity of caffeine toxicities. Previous research showed prediction of maximal plasma caffeine concentration profiles after the single CED ingestion and the primary aim of this study is to visually predict plasma caffeine concentration after the single and multiple ingestion of standard servings of CED. Based on the population pharmacokinetic model using Monte Carlo simulation, prediction of caffeine concentration leading to caffeine intoxication in the sensitive groups is quantitatively presented and visualized. This research also broadens the perspective by creating and utilizing diverse open science tools including R package, Edison Science App and Shiny apps.