<강의 운영 정보>

생명자원과학대학 바이오소재과학과 2학년 1학기 전공필수

본 수업은 지정된 강의실에서 대면 강의식 발표로 진행된다. 교수님이 이름을 직접 호명하며 학생의 얼굴을 직접 확인한다. 교수님은 PPT와 칠판 필기를 활용하여 수업을 진행한다. PPT에는 글씨가 많지 않고 대체로 이미지 위주로 구성되어 있어, 수업을 잘 듣고 이해한 후 복습하는 시간을 가져야 한다.

수업에서는 의약품, 백신, 면역 등을 다루며, 면역학과 바이러스학의 이론 및 특정 약물이 생리적으로 어떤 영향을 미치는지에 대한 기전을 교수님이 필기를 통해 설명한다. 내용 정리나 복잡한 이론이 없는 경우에는 PPT를 활용하여 설명하는 방식으로 번갈아 진행한다.

보톡스나 코로나 맥주 등 수업 내용과 관련된 생활 속 의약품 및 건강 관련 사례를 본격적인 수업 전에 소개하여 흥미를 유도한다. 또는 이전 수업의 내용을 가볍게 복습하면서 수업을 시작한다.

평가는 과제 없이 출석 10%, 중간고사 45%, 기말고사 45%의 비율로 이루어진다. 원어 수업(영어)으로 진행되며, A학점을 받을 수 있는 비율이 높은 편이다. 기본적으로 75분 수업이지만, 실제 수업은 60분 이내에 끝나는 경우가 많다.

PPT 장수를 규칙적으로 진행하며 진도를 나가기보다는, 간단한 내용은 빠르게 넘어가고 중요한 부분은 직접 화이트보드나 칠판에 필기하면서 설명한다. 따라서 내용의 깊이와 중요도에 따라 진도가 달라지는 방식으로 수업을 진행한다.

평가방법: 중간고사(45%), 기말고사(%45), 출석(10%)

<강의정보>

본 강의는 인체에 작용하는 다양한 물질의 특성과 작용 기전을 분자 수준에서 이해하고, 이를 실제 의약품 개발과 백신 설계에 연계하여 학습하는 것을 목표로 한다. 용량과 작용 맥락에 따라 동일한 물질이 독이 될 수도 있고 약이 될 수도 있다는 원리를 바탕으로 총 다섯 개의 챕터로 구성되어 있다.

1. 의약품 개론

첫 번째 챕터에서는 독과 약의 경계를 중심으로 의약품의 종류와 작용 기전을 학습한다. 치사량이 매우 낮은 보툴리눔 독소가 극소량에서는 근육 이완제인 보톡스로 활용되는 사례를 통해 용량의 중요성을 이해한다.

의약품은 처방전 필요 여부에 따라 전문의약품과 일반의약품으로 구분하며, 질병 치료를 목적으로 하는 의약품과 건강 유지를 목적으로 하는 건강기능식품의 법적 지위 차이도 학습한다.

천연 의약품의 대표적인 사례인 모르핀은 억제성 지단백질 연결 수용체에 결합하여 세포 내 캠프(cAMP) 수준을 감소시키고, 칼슘 채널을 억제하며 칼륨 채널을 활성화하여 통증 물질인 서브스턴스 P의 분비를 차단한다. 합성 의약품인 아스피린은 콕스(COX) 효소의 세린 잔기를 비가역적으로 아세틸화하여 프로스타글란딘 생성을 억제하고 진통 및 해열 효과를 나타낸다.

이외에도 아나볼릭 스테로이드와 에리스로포이에틴 등 도핑 약물의 작용 기전과 비타민 C 및 구연산의 미생물 발효를 이용한 대량 생산 공정을 학습한다.

2. 바이러스 및 백신 공학

두 번째 챕터에서는 게놈 구조에 따른 볼티모어 분류법을 적용하여 바이러스를 분류하고, 주요 바이러스의 감염 과정과 치료제 및 백신의 작용 원리를 학습한다.

코로나19를 일으키는 바이러스는 양성 단일가닥 RNA 바이러스로, 스파이크 단백질이 숙주 세포의 ACE2 수용체에 결합하면서 감염을 시작한다. RNA 의존성 RNA 중합효소의 교정 기능이 제한적이기 때문에 변이가 빈번하게 발생하는 특징도 학습한다.

인플루엔자 바이러스는 헤마글루티닌과 뉴라미니다제를 가지고 있으며, 타미플루는 뉴라미니다제를 억제하여 바이러스의 세포 밖 방출을 차단한다. HIV는 역전사효소를 이용해 바이러스 유전정보를 숙주 게놈에 통합하며, 보조 T세포를 파괴하여 AIDS를 유발한다.

또한 면역 반응을 선천성 면역과 후천성 면역으로 구분하고, 백신이 감염 전에 면역 반응을 유도하는 원리를 학습한다. BCG 백신은 약독화 생백신의 대표적인 사례이며, mRNA 백신은 지질나노입자에 포장된 mRNA가 체내 세포질에서 스파이크 단백질로 번역되어 면역 반응을 유도하는 원리를 다룬다. mRNA의 불안정성으로 인해 초저온 보관이 필요하다는 특성도 함께 학습한다.

3. 불법 마약류

세 번째 챕터에서는 중추신경계와 뇌의 보상회로에 작용하는 약물을 각성제, 환각제, 억제제 등으로 구분하고 각각의 작용 기전을 학습한다.

코카인과 메스암페타민 등의 각성제는 도파민 수송체를 차단하거나 역수송을 유도하여 시냅스 내 도파민 활성을 증가시킨다. LSD와 MDMA 등의 물질은 세로토닌 수용체 및 세로토닌계에 작용하여 지각과 감각에 영향을 미친다.

에탄올, 졸피뎀, 프로포폴 등의 억제성 약물은 GABA 수용체를 통한 신경 억제 작용을 증가시켜 신경 흥분을 억제한다. 펜타닐과 같은 마약성 진통제는 μ-오피오이드 수용체에 작용하여 신경전달물질의 분비를 조절하며 강력한 진통 및 중추신경계 효과를 나타낸다.

이와 함께 대마의 주요 성분인 THC와 CBD의 차이를 비교하고, 도파민 신경세포의 기능 저하와 관련된 파킨슨병의 발병 기전 및 레보도파를 이용한 치료 원리를 학습한다.

4. 진통제 및 면역 조절

네 번째 챕터에서는 약물이 수용체에 작용하는 방식에 따라 완전 작용제, 부분 작용제, 역작용제 등의 개념을 구분하고, 진통제와 면역조절제의 작용 기전을 학습한다.

비스테로이드성 항염증제(NSAIDs)는 COX-1과 COX-2 효소를 억제하여 프로스타글란딘 생성을 감소시키고 진통 및 항염증 효과를 나타낸다. 아세트아미노펜은 중추신경계에서 COX 관련 경로에 주로 작용하여 소염 효과는 상대적으로 제한적이면서 해열 및 진통 효과를 나타낸다.

강력한 면역억제제인 글루코코르티코이드는 세포 내 수용체와 결합한 후 핵으로 이동하여 유전자 발현을 조절하고, 염증 매개 경로를 억제한다. 단일클론항체 치료제인 인플릭시맙은 자가면역질환의 주요 염증 매개 물질인 TNF-α를 표적으로 하여 이를 중화한다.

이를 통해 저분자 의약품뿐만 아니라 바이오의약품의 설계 원리와 바이오시밀러의 개발 개념까지 학습한다.

5. 약물 재창출

다섯 번째 챕터에서는 이미 승인된 의약품에서 새로운 치료 용도를 발견하는 약물 재창출의 원리를 학습한다.

미녹시딜은 본래 고혈압 치료제로 개발되었으나 모발 성장에 영향을 미치는 부작용이 발견되면서 탈모 치료제로 재창출되었다. 실데나필은 협심증 치료제로 개발되던 과정에서 음경 해면체의 혈관 평활근에서 PDE5를 억제하여 혈류를 증가시키는 작용이 확인되면서 발기부전 치료제로 용도가 변경되었다.

탈리도마이드는 과거 입덧 치료제로 사용되었으나 태아의 사지 결손 등 심각한 부작용으로 사용이 중단된 사례이다. 이후 면역조절 및 혈관신생 억제와 관련된 새로운 작용이 밝혀지면서 특정 질환의 치료제로 다시 활용되었으며, 이를 통해 약물의 새로운 작용 기전을 발견하고 기존 의약품의 치료 범위를 확장하는 약물 재창출의 개념을 학습한다.

<핵심 키워드>

#mRNA백신 #GPCR신호전달 #COX효소억제 #바이러스복제주기 #독과약 #Dapamine #Serotonin #Oxytocin #Endorphins #파킨슨병 #각성제 #억제제 #환각제 #아편계 #NSAIDs #Glucocorticoid #TNF-alpha #바이오시밀러 #제네릭

<과제 정보>

• 과제없음

<시험 정보>

• 해당 수업 교수님의 시험 방식은 그때마다 달라집니다. 객관식으로만 나올 때도 있고, 단답식이나 서술형이 추가될 때도 있다. 다만 핵심은 자잘한 것(PPT에 있는 사진이나 분자구조)도 이해하고 외워야 한다는 것이다. 설사 교수님이 대충 넘어가는 부분이나, 알아서 찾아보라는 내용이 나올 때도 있으니, 이해와 암기를 둘 다 포기해선 안된다.

• 중간고사 

  • 본 수업의 중간고사는 총 23문항으로 구성되었으며, 객관식 선택형과 단답형 주관식이 혼합된 형태로 출제되었다. 시험지는 총 2페이지 분량이었으며, 문항별 배점은 1점, 2점, 3점, 5점으로 다양하게 구성되었다.

    객관식은 1번부터 20번까지 총 20문항으로, 5개의 보기 중 정답을 선택하는 방식이었다. 대부분 ‘~와 관련 있는 것을 고르시오’ 또는 ‘~와 관련 없는 것을 고르시오’와 같은 형태로 출제되었으며, 문항당 1점이었다. 관련 있는 내용과 관련 없는 내용을 구분하는 문제가 혼재되어 있어 문제의 요구사항을 정확히 읽고 판단하는 것이 중요했다.

    주관식은 21번부터 23번까지 총 3문항으로, 그림이나 도식을 제시하고 빈칸에 해당하는 용어를 직접 작성하는 형태였다. 21번은 3점, 22번은 2점, 23번은 5점으로 배점되었으며, 부분점수는 없었다.

    출제 범위는 강의의 챕터 1과 챕터 2 전반이었다. 주요 출제 내용은 바이러스의 구조와 분류, 코로나바이러스와 COVID-19의 관계, 의약품의 종류와 정의, 면역 반응의 종류와 특성, GPCR 신호전달 경로, 도핑 관련 약물, 오메가3 성분, 항체의 종류, ERGIC의 기능, 인간 세포주의 종류, 아스피린의 작용 기전과 관련된 물질, 모르핀의 특성, ETC의 정의, 발효 김치의 유산균 등이었다.

    전체적으로 강의에서 다룬 핵심 용어와 개념의 연관성을 묻는 문제가 주를 이루었다. 단순히 용어를 암기하는 것보다 각 물질과 개념의 정의, 기능 및 관련 특성을 정확하게 이해하고 서로의 관계를 파악하는 것이 중요하게 평가되었다.

    [중간고사 관련 내용]

  • 코로나
  • 인플루엔자 바이러스
  • Sars-CoV-2 receptor
  • GPCR
  • TAURINE
  • 도핑
  • GPCR 신호전달
  • 발효김치
  • 시험 준비를 위해서는 강의에서 소개된 물질들의 이름과 그 연관 개념들을 짝지어 암기하는 것이 효과적이었다. 특히 “관련 없는 것”을 고르는 문제가 많았기 때문에, 각 키워드에 연결되지 않는 개념이 무엇인지도 함께 정리해두는 것이 좋았다. 주관식 문제는 배점이 높고 부분점수가 없었으므로, 신호전달 경로의 순서, 오메가3의 구성 성분, 김치 유산균의 학명 등은 반드시 정확하게 숙지해야 한다.

• 기말고사
  • 기말고사 같은 경우, 호르몬의 이름, PPT에 나온 약의 상품명을 외우는 게 중요했으며, 바이오시밀러와 제네릭의 개념을 잘 잡아야만 풀 수 있는 문제가 많았다. 오지선다 다답형, 단답형, O/X문제로 나왔으며 전부 영어로 적었어야 했기에 영어로 단어를 다 외웠어야 했다. 또한 항정신성 물질 속 유효 성분이 작용하는 신경 세포의 receptor를 공부하는 것도 중요했다.
    기말고사 관련 내용
  • Minoxidil 그리고 Sildenafil
  • 세계 최초의 항체 바이오시밀러
  • 행복 호르몬
  • Varenicline
  • GABA-A
  • Tylenol