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만성 D형 간염 (Chronic Hepatitis D, HDV) — QSP 모델

HDV는 '죽여야 할 바이러스'가 아니라 두 기질(substrate) 조립 라인이다. 유전체는 숙주 RNA 중합효소 II가 만들고(HBV 복제와 완전히 무관 — 그래서 핵산유사체는 HDV에 아무 효과가 없다), 외피는 HBV cccDNA가 만든다. 그러므로 모든 약은 "얼마나 센가"가 아니라 어느 플럭스를 끊는가로 분류된다.

HDV QSP mechanistic map


1. 이 모델의 한 가지 생각

감염 간세포 풀 Id를 유지하는 플럭스는 셋이고, 그중 둘은 NTCP와 무관하다.

플럭스 수식 NTCP 의존성 이걸 끊는 약 기저 유입 기여
(E) 진입 / 재감염 βd · Vd · Ib · (1 − OCC) 완전 의존 불레비티드 52.9%
(C) 세포간 전파 k_cc · Id · Ib · (1 − φ·OCC) 부분 의존 (φ = 0.5) 부분적으로만 13.2%
(D) 분열매개 전파 감염세포가 분열하면 딸세포 둘 다 감염 비의존 없음 33.8%

(D)와 (C)의 비의존 부분을 합치면 기저 유입의 40.4% — 이것이 진입억제제가 넘을 수 없는 바닥(floor) 이다. 근거는 Giersch 2019(Gut): HDV는 간재생을 통과하여 지속하고 세포분열로 증폭된다.

그리고 이 셋을 외피화(A) 가 곱한다. HDV는 HBsAg 외피 없이 세포를 떠날 수 없으므로, 로나파닙(FTase → 프레닐화 차단)과 HBsAg-표적 siRNA는 같은 플럭스를 서로 다른 지점에서 끊는다.


2. 적합된 파라미터는 4개, 나머지는 전부 예측이다

적합 앵커 결과
r_oatp, Kd_ntcp 총담즙산 상승 배수 2개: 2 mg ×3.2, 10 mg ×13.0 Kd_NTCP = 0.701 nM
dth_Id_immune MYR301 2 mg 48주 바이러스 반응률 71% 0.02636 /day
ALT_base MYR301 2 mg 48주 ALT 정상화율 51% 42.0 U/L

그 외에 정상상태 조건(d/dt = 0)으로 고정할 수 있는 파라미터는 전부 역산했으므로, 무치료 대조군은 구성상 정상상태다(2년 시뮬레이션 후 표류 ≤ 1.8%).

2.1 담즙산이 표적 점유율로 역산된다 — 점유율은 가정이 아니라 도출값

NTCP는 HDV 수용체이면서 동시에 담즙산 수송체다. 그래서 정상상태에서

TBA_배수 = (1 + r) / ((1 − 점유율) + r),   r = CL_OATP / CL_NTCP

이 성립하고, 발표된 담즙산 상승 배수 두 개만으로 Kd와 r이 결정된다.

용량 Css 도출된 점유율 자유 NTCP 담즙산
2 mg 1.72 nM 0.710 29.0% ×3.2
10 mg 14.47 nM 0.954 4.6% ×13.0

승인 용량 2 mg는 NTCP를 포화시키지 않는다. 잔여 진입 플럭스는 두 용량 사이에 6.3배 차이가 난다.

독립 검증(적합에 쓰이지 않음): 역산된 Kd = 0.70 nM은 myrcludex B / 불레비티드의 보고된 in vitro NTCP 친화도(80 pM ~ 수 nM) 범위 안에 들어온다. 결합 실험 데이터를 한 번도 보지 않고 담즙산 약리학만으로 얻은 값이다.


3. 예측 결과 (적합에 쓰이지 않은 것)

3.1 불레비티드에는 1상(first phase)이 없다 — 구조적 귀결

진입억제제는 이미 감염된 세포를 건드리지 못하므로 1일차에 분비를 줄일 수 없다. 인터페론(복제·생산 차단)과 로나파닙(조립 차단)은 줄일 수 있다. 모델에 이걸 가르친 적이 없고, 어느 플럭스를 끊는지에서 저절로 따라온다.

요법 d1 d7 d28 d84 d336 1주차 기울기 (log10/일)
BLV 2 mg −0.00 −0.03 −0.18 −0.60 −2.70 −0.0050
BLV 10 mg −0.00 −0.05 −0.25 −0.84 −3.77 −0.0071
PegIFN alfa 180 µg −0.12 −0.46 −0.68 −1.25 −4.07 −0.0661
LNF 50 + RTV 100 BID −0.19 −0.62 −0.78 −1.18 −3.17 −0.0889

3.2 MYR301 재현 (48주, 가상 집단 n = 300)

요법 평균 Δlog10 RNA 반응 ALT 정상화 복합반응
무치료 (NUC only) −0.00 0.0% 0.7% 0.0%
BLV 2 mg −2.77 69.7% ◄앵커 51.3% ◄앵커 36.3%
BLV 10 mg −3.87 90.3% 53.7% 48.3%
가상의 완전 진입 차단 −4.07 92.7% 54.0% 50.3%
관측 (MYR301) 4 / 71 / 76% 12 / 51 / 56% 2 / 45 / 48%

중심 결과. 잔여 진입 플럭스가 6.3배 줄어드는데도 복합반응은 36% → 48%밖에 움직이지 않는다(관측 45% → 48%). 진입이 유입의 52.9%일 뿐이고 나머지는 진입억제제가 닿지 못하는 곳에 있기 때문이다.

계열 전체의 천장. 점유율 100%·무독성의 가상 진입억제제조차 복합반응 50.3% — 승인 용량보다 14.0포인트 위. 무치료 대비로 보면 진입억제 축은 2 mg/일에서 이미 72% 소진되어 있다. 용량 증량이 레버가 아니다. 기전 추가가 레버다.

3.3 인터페론만 치료 종료 후 지속반응을 만든다 (예측, 적합 아님)

인터페론은 유입을 줄이는 게 아니라 감염세포의 사멸률을 올리고 탈진을 되돌리는 유일한 현행 기전이다.

요법 치료종료 Δlog10 +24주 RNA < LOD 관측 참조
PegIFN alfa 48주 −4.10 26.7% HIDIT-1 ~26–28%
PegIFN alfa 96주 −8.55 93.3% HIDIT-2 ~31%
PegIFN lambda 48주 −4.10 26.7% LIMT-1 36% (5/14)
BLV 2 mg + PegIFN 48주 −5.45 55.0% MYR204 ~45% (10 mg 병용)
BLV 10 mg + PegIFN 48주 −5.91 63.3%
BLV 2 mg 96주 연속 −6.30 61.3% (투약 중) 중단하면 재발

시너지는 경험적이 아니라 구조적이다. 불레비티드는 같은 풀의 유입을 줄이고 인터페론은 유출을 올린다 — 순 증가율에는 가법적이지만, 엔드포인트는 감쇠 지수함수에 걸린 문턱이므로 초가법적으로 나타난다.

3.4 로나파닙 역설 — 혈중은 내려가고 세포내는 올라간다

FTase를 막으면 조립이 멈추고 복제는 멈추지 않는다. 유전체가 세포 안에 갇힌다.

주 혈중 HDV RNA (log10) 세포내 Rg (copies/cell)
0 5.50 3000
1 4.88 4583 (+53%)
48 2.33 4581

혈중 HDV RNA는 저수지의 크기가 아니라 조립 플럭스를 재는 값이다. 48주에 중단하면 갇혀 있던 풀이 풀려나며 7일 안에 +0.59 log 되튀어 그 뒤 평탄해진다 (2.33 → 2.92 → 84일째 2.90). 즉 반동은 빠르지만 부분적이다 — 조립 차단을 풀면 방출은 즉시 회복되는 반면 감염세포 풀 자체는 이미 줄어든 상태이기 때문이다. 현행 약 중 이 두 양(혈중 vs 세포내)을 서로 어긋나게 만드는 것은 로나파닙뿐이다.

3.5 ALT와 HDV RNA는 서로 다른 것을 읽는다

모델에서 ALT 구동식은 kill = (선천 + CTL + IFN)·Id + κ·(진입 플럭스)다. 진입을 막으면 며칠 안에 사라지는 항이 있고, Id(따라서 혈중 RNA)는 몇 달에 걸쳐 줄어든다.

주 ALT (기저 %) Δlog10 HDV RNA
4 68.9% −0.18
12 50.5% −0.60
48 38.3% −2.70

4주째에 ALT는 이미 31% 떨어졌지만 HDV RNA는 0.18 log밖에 안 떨어졌다. 이것이 MYR301에서 바이러스학적 무반응자도 ALT가 정상화된 이유에 대한 모델의 설명이며, 가설이다 — 반증 조건은 아래 5절.

3.6 담즙산 = 치료지수 계측기 (효능은 포화하고 비용은 포화하지 않는다)

용량 점유율 자유 NTCP 담즙산 복합반응
0.5 mg 0.305 69.5% ×1.4 2.7%
1 mg 0.498 50.2% ×1.9 14.0%
2 mg 0.710 29.0% ×3.2 33.3%
5 mg 0.897 10.3% ×7.6 45.3%
10 mg 0.954 4.6% ×13.0 46.0%
20 mg 0.978 2.2% ×18.8 46.7%

승인 용량 2 mg는 곡선의 무릎에 있다 — 표적을 포화시키지 않은 채로. 용량-반응 곡선이 평평해지는 흔한 이유(수용체 포화)가 아니라는 뜻이다.

3.7 바닥을 결정하는 것은 무엇인가 (48주 평균 Δlog10, ±30% 섭동)

파라미터 −30% 기준 +30% |영향| 역할
dth_Id_immune −1.94 −2.69 −3.50 0.783 감염세포 살해 (차등 사멸률)
Kd_ntcp (표적 친화도) −3.01 −2.69 −2.46 0.276 점유율
frac_cc −2.78 −2.69 −2.60 0.094 세포간 전파 비중
phi_ntcp −2.60 −2.69 −2.78 0.091 세포간 전파의 NTCP 의존 분율
k_cure −2.65 −2.69 −2.73 0.044 비세포용해성 제거
d_hep −2.69 −2.69 −2.69 0.000 간세포 전환율

숙주 파라미터 합계 1.012 대 표적 친화도 0.276 — 3.7배로 숙주 세포생물학이 이긴다.

그리고 예상하지 못한 결과가 하나. d_hep(간세포 전환율) — 분열매개 바닥을 그 위에 세운 바로 그 파라미터 — 의 영향이 정확히 0이다. 수치 오차가 아니고 내가 하지 않은 대수(algebra)다. 배경 사멸률을 올리면 감염세포의 사멸률과 그 자리를 메우는 분열률이 똑같이 올라가므로 순 희석률에서 정확히 상쇄된다. 바닥을 정하는 것은 간이 얼마나 빨리 재생하는가가 아니라, 감염 간세포가 이웃 HBsAg 양성 세포보다 얼마나 더 빨리 죽는가(차등, dth_Id_immune)다. 이는 치료 주장을 약화시키는 대신 날카롭게 만든다 — 간 전체를 더 빨리 재생시키는 약은 아무 일도 하지 않고, 감염세포를 우선적으로 죽게 만드는 것(인터페론·체크포인트 해제·치료백신)만이 바닥을 움직인다.


4. 파일

파일 내용
hdv_qsp_model.dot · .svg · .png 기계론적 지도 — 18 클러스터, 157 노드
hdv_mrgsolve_model.R mrgsolve ODE 모델 — 33 구획, 14 시나리오 + 담즙산 용량-반응·바닥 민감도 헬퍼
hdv_reference_model.py 의존성 없는 파이썬 참조 구현 + 가상 집단(n = 300) + 적합 루틴
hdv_model_report.txt 위 모든 수치의 계산 결과 (A0–A14). python3 hdv_reference_model.py로 재생성
hdv_shiny_app.R Shiny 대시보드 — 9개 탭 (환자·바닥 / PK와 점유율 / 바이러스학 / 엔드포인트 / ALT-RNA 해리 / 바닥과 천장 / 담즙산 / 시나리오 비교 / 장기 결과)
hdv_references.md 62개 문헌. PubMed에서 직접 확인한 PMID와 미확인 항목의 검색 링크를 구분 표시

재현

python3 hdv_reference_model.py                          # -> hdv_model_report.txt (약 25분)
dot -Tsvg hdv_qsp_model.dot -o hdv_qsp_model.svg
dot -Tpng -Gdpi=150 hdv_qsp_model.dot -o hdv_qsp_model.png
library(mrgsolve); mod <- mread("hdv_mrgsolve_model.R")
print(scenario_summary(mod)); print(blv_dose_response(mod)); print(floor_sensitivity(mod))
shiny::runApp("hdv_shiny_app.R")

5. 이 모델이 틀린 곳 (전체 목록은 보고서 A13)

흡수하지 않고 그대로 보고한다.

  1. 용량 분리 — 가장 명확한 실패이자 배운 것. 담즙산 앵커에 묶인 상태에서 모델은 바이러스학 엔드포인트에서 2 mg와 10 mg를 실제보다 크게 벌린다 (69.7% vs 90.3%, 관측 71% vs 76%). 복합반응에서는 씻겨 나가지만(36% vs 48%, 관측 45% vs 48%) 그 평탄함의 상당 부분은 바닥이 아니라 ALT 천장 때문이다. 즉 관측 두 개를 한 기전으로 설명하려 들어갔다가 두 기전이 필요하다는 걸 알고 나왔다. 가능한 해석 세 가지 중 하나는 검증 가능하다 — 같은 세포·같은 약에서 HDV 진입 억제가 담즙산 수송 억제보다 낮은 점유율에서 포화해야 한다.
  2. ALT-RNA 해리 항(κ·진입)은 가설이다. 반증 조건: 바이러스학적 무반응자에서도 ALT가 (1 − 점유율)에 비례해 떨어져야 한다. 환자별로 ALT 감소가 HDV RNA 감소를 따라간다면 이 항은 틀렸다.
  3. 바닥 파라미터는 서로 식별되지 않는다. 반증/구별 조건: 치료 중 반복 간조직 HDAg 염색. 분열매개 지속이 우세하면 HDAg 양성 분율은 거의 그대로인 채 혈중 RNA만 떨어져야 하고, 세포간 전파가 우세하면 분율도 떨어져야 한다.
  4. 로나파닙·siRNA의 복합반응이 과대추정이다. D-LIVR은 로나파닙/리토나비르 복합반응 ~10%를 보고했는데 모델은 몇 배 높다. 빠진 조각은 아마도 갇힌 세포내 유전체와 비프레닐화 L-HDAg 자체의 세포독성/면역원성 이며, 그렇다면 조립 차단은 손상 항을 없애는 게 아니라 더해야 한다.
  5. 순응도·용량 감량·독성 중단이 전혀 없다. 로나파닙의 위장관 독성과 인터페론의 혈액학적 독성은 실제 요법이 약리학보다 못 나오는 주된 이유인데, 이 파일의 모든 수치는 per-protocol 수치다.
  6. 집단 변이성 중 바닥의 분산(cv_floor)은 식별 불가임을 확인하고 적합에서 제외했다(복합반응이 0.10–1.60 구간에서 34–37%로 평평). 반응률을 움직이는 것은 바닥의 분산이 아니라 평균이다.
  7. 공간 구조 없음(세포간 전파를 완전혼합 질량작용으로 취급), HBsAg 단일 풀 (통합 HBV DNA 유래 HBsAg 미분리), 유전형 없음(전부 HDV-1 기준).

6. 질환 배경 (한 단락)

HDV는 1.7 kb 원형 음성가닥 RNA virusoid로, 자체 중합효소가 없어 숙주 RNA Pol II로 이중 롤링서클 복제를 하고, 외피는 HBV의 HBsAg를 빌려야 한다. ADAR1이 amber/W 부위(UAG→UGG)를 편집하면 S-HDAg(p24)가 19 aa 늘어난 L-HDAg(p27)가 되고, 여기에 CXXQ 프레닐화 모티프(Cys²¹¹)가 생겨 조립이 가능해진다. HBsAg 양성자의 약 5% (1,200만–7,200만 명)가 감염되어 있고, 만성 바이러스 간염 중 섬유화 진행이 가장 빠르다(모델 무치료 진행률 0.149 Ishak/년, 문헌 0.15–0.25 대 HBV 단독 ~0.10). 승인 치료는 불레비티드(NTCP 진입억제제, 2 mg SC 1일 1회)뿐이며, peg-IFN alfa는 off-label로 쓰이고, 로나파닙/리토나비르와 peg-IFN lambda, HBsAg 표적 siRNA·NAP가 개발 중이다. HBsAg 소실(기능적 완치)만이 HDV의 진짜 완치다 — 외피가 없으면 HDV는 세포를 떠날 수 없다.


⚠️ 면책. 교육·연구 목적의 QSP 모델입니다. 공개 문헌과 임상시험 데이터를 바탕으로 구성했으나 독립 검증되지 않았으며, 실제 임상 의사결정·처방·규제 제출에 사용해서는 안 됩니다. hdv_references.md에 각 파라미터의 출처와 "모델 가설"로 표시된 항목을, hdv_model_report.txt A13절에 각 가설의 반증 조건을 명시했습니다.