[실험-실전] 급성 위염 모델에서 한약재의 효과 평가를 위한 동물 실험 3탄

오늘은 실험동물에 투여하는 용량에 대한 2번째 시간을 가져보려 해요.

요새 기존 고서에 나온 한약의 과학화를 위한 작업의 일환으로, 다양한 처방에 대한 연구를 활발히 진행되고 있어요.

이에 따라, 투여 용량을 인간 복용 기준으로 환산하여 실험에 적용하는 추세가 늘고 있네요. 

✅  SMR의 한마디: 저도 해에 1번 정도는 투여 용량을 인간이 먹는 용량으로 환산해서 투여하는 실험을 진행하고 있네요. 우리 실험실의 경우엔 퇴행성 골관절염이나 창상 모델의 경우 주로 한약 처방을 사용하고 그 처방을 인간이 먹는 용량으로 계산해서 (즉, 표준적인 100 mg/kg 나 200mg/kg가 아닌) 경구 투여를 하네요. 그럼 좀 더 자세히 살펴볼게요. 

✅  SMR의 한마디: 우리는 흔히, 인간이 마우스나 래트보다 몸집이 크기 때문에 더 많은 용량을 복용해야 한다고 생각하기 쉽습니다. 하지만 실제로는 그렇지 않습니다. 마우스나 래트는 체표면적 대비 대사율이 더 높기 때문에, 오히려 더 많은 약물 용량이 필요하게 됩니다. 이때 사용하는 것이 바로 Conversion Factor(환산 계수)입니다.
예를 들어, 마우스의 경우는 인간 용량에 12.33을 곱해야 하고, 래트는 6.17을 곱해야 합니다.

그런데 한약은 보통 액상 형태로 처방되잖아요? 실험에서 용량을 정확히 계산하려면, 이 액상을 파우더 형태로 바꿔서 환산해야 합니다. 예를 들어, 아무개탕이라는 처방이 있다고 가정해 볼게요. 이 처방의 1첩(1회 분량)은 약 36.75g입니다. 그런데 이 처방에 뿌리류 약재가 많이 포함되어 있다면, 동결건조 후 파우더 수율이 높은 편이에요. 반면, 잎 위주로 구성된 처방이라면 수율이 매우 낮게 나옵니다.

수율?

한약재에서 수율은, 한약을 만들기 위한 원료(예: 약초, 식물 등)에서 추출하거나 가공한 후 얻을 수 있는 활성 성분의 양을 의미합니다. 예를 들어, 특정 한약재에서 약리 효과가 있는 성분을 추출하려고 할 때, 그 성분이 얼마나 잘 추출되었는지를 수율로 나타낼 수 있습니다.

한약재의 수율은 여러 가지 요인(한약재의 품질, 가공 방법, 추출 시간, 온도, 용매의 종류) 등에 따라 수율이 달라집니다. 즉, 같은 한약재라도 다른 추출 방법을 사용하면 수율이 다를 수 있죠.

예를 들어, 한약재인 황기에서 유효 성분인 사포닌을 추출한다고 할 때, 이 추출 과정에서 얻을 수 있는 사포닌의 양을 수율로 측정합니다. 만약 100g의 황기에서 파우더 8g을 얻었다면 수율은?  8g/100g*100=80%이기에 80%로 계산할 수 있습니다.

특히 건강기능식품을 만드는 업체들은 이 수율이 매출과 직접 연결되기 때문에, 수율을 높이기 위한 연구와 실험에 많은 노력을 기울이고 있어요.

✅  SMR의 한마디: 간단히 말해서, 황기 100g을 물로 추출한다고 할 경우, 보통 10 배수의 물을 넣어 추출하게 됩니다. 실험실에 따라 한 번만 추출하기도 하고, 두 번 반복해서 추출하는 경우도 있어요. 이런 부분은 정해진 규칙이 있는 건 아니라서, 논문을 작성할 때 실험 방법에 구체적으로만 기재하면 됩니다. 저희 실험실에서는 약탕기의 물이 끓기 시작하는 시점을 기준으로 2시간 동안 추출을 진행합니다. 그럼 꽤 많은 양의 용액이 생기겠지요? 100g에 10 배수를 넣었다면 원래는 1L 정도지만,  약 600mL 이상 나온다고 가정해 볼게요.

이 추출액은 필터페이퍼를 이용해 불순물을 걸러준 후,
[감압농축기(약 45~50도 설정)]에서 농축하게 됩니다.
(ㅎㅎ 농축이라는 단어보다 국물을 '쫄인다'는 표현이 더 와닿긴 하죠!)

이 과정을 거치면 용액의 양이 확 줄어들고,
그다음에는 동결건조기를 사용해 최종적으로 파우더 형태로 만들어줍니다.

참고로, 동결건조기를 바로 사용하는 건 시간도 오래 걸리고, 비용도 많이 들기 때문에,
감압농축은 동결건조 전에 꼭 필요한 과정이라고 보시면 됩니다.

그리고 4첩?

어떨 땐 첩수가 더 늘 수도 있어요. 이유는? 마우스는 용량이 적게 들어가지만 래트는 용량이 많이 필요하기에 실험기간을 고려해서 충분한 양을 추출하여 파우더로 만드네요. 안 그럼 실험 중간에 다시 추출-감압농축-동결건조의 과정을 반복해야 하기에. 

아무개탕을 파우더로 했더니 9.1g이 나왔어요. 이게 성인 60kg이 하루에 먹을 양이에요.

36.75g을 추출(농축, 동결) 후 9.1g 나왔기에 수율은 9.1/36.75*100=24.76%네요. 

{요기서 잠깐]

실제 1첩 만을 복용하지는 않지만  동물에 투여 들어가는 양 감안. 실험상황을 고려하여 1첩을 먹는다고 가정 후 최대한 근접화하여 투여를 하게 되네요. 일반적으로 한약에서 "첩"은 하루 분량을 의미합니다. 그래서 2첩은 하루에 복용할 양으로 간주되는 경우가 많아요. 예를 들어, 한약을 하루에 2첩씩 복용한다고 하면, 2첩이 하루분량이라는 뜻입니다. 무튼 동물실험에서는 1첩을 기준으로 하였네요. 

 

✅  SMR의 한마디:  예를 들어, 마우스 또는 래트에 아무개탕을 투여한다고 가정해볼께요.  마우스의 경우 CF가 12.33, 래트는 6.17이네요. 그래서 환산하면 (마우스)  9.1g/60kg*12.33=1.87g/kg,  (래트) 투여시 9.1g/60kg*6.17=935mg/kg 입니다. 

창상모델의 경우 마우스 실험을 진행하고, 인간이 하루에 1첩 분량을 복용한다고 가정하였을 때,

이때,  1.87g 파우더를 증류수 10ml에 녹여 잘 섞은 후, 마우스 체중(g)에 0.01을 곱한 용량을 1회 투여하면 됩니다. 즉, 마우스 체중에 따라 매일 용량을 계산해서 1일 1회 일정한 시간에 경구 투여하는 방식입니다.  

그럼 퇴행성골관절염모델은 래트를 이용하여 진행하게 되는데, 이때는 935mg 파우더를 5ml에 녹인 후, 래트의 체중 g당 0.005를 곱해서 나온 용량을 1일 1회 경구 투여하면 됩니다.   

다음번엔 실험이 종료된 후, 어떤 과정을 거쳐야 하는지를 다뤄볼게요.