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congenital-adrenal-hyperplasia

README.md

Congenital Adrenal Hyperplasia (CAH) – 선천성 부신증식증

21-Hydroxylase Deficiency QSP Model

Model


개요 (Overview)

**선천성 부신증식증(Congenital Adrenal Hyperplasia, CAH)**은 스테로이드 합성 효소인 **CYP21A2(21-수산화효소)**의 유전적 결핍으로 인해 발생하는 가장 흔한 부신피질 호르몬 합성 장애입니다. CAH는 출생아 약 1/10,000~1/15,000의 빈도로 나타나며, 21-수산화효소 결핍이 전체 CAH의 95%를 차지합니다.

CYP21A2가 결핍되면:

  • 코르티솔 생성 차단 → 시상하부-뇌하수체 부신축(HPA axis)의 음성 피드백 소실 → ACTH 과다 분비
  • 알도스테론 생성 감소 (염손실형, SW-CAH) → 저나트륨혈증, 고칼륨혈증, 부신 위기
  • 17-OHP 축적 → 안드로겐 합성 경로로 전환 → 안드로겐 과잉, 남성화
표현형 돌연변이 CYP21A2 잔류 활성 주요 특징
염손실형 (SW) Null (del30kb, I2G, Q318X) <1% 신생아 위기, 알도스테론 결핍, 심한 남성화
단순 남성화형 (SV) I172N, P30L 1-2% 남성화, 성장 가속, 정상 알도스테론
비전형적 (NC) V281L, R339H 20-50% 경도 고안드로겐혈증, 성인 발현

모델 구성 (Model Architecture)

기계론적 지도 (Mechanistic Map)

  • 파일: cah_qsp_model.dot → cah_qsp_model.svg / cah_qsp_model.png
  • 14개 클러스터: 시상하부 · 뇌하수체 · 부신 피질 · 스테로이드 생합성 경로 · 안드로겐 효과 · 성장/골격 · 염-수분 축 · 표준 약물 PK · 신약 PK · 글루코코르티코이드 PD · 임상 엔드포인트 · 대사 합병증 · 심리사회적 결과 · 유전학적 기반
  • 100+ 노드: 모든 스테로이드 생합성 효소, 수용체, 경로, 바이오마커 포함

mrgsolve ODE 모델

구획 그룹 ODEs
HPA 축 CRH, ACTH
스테로이드 생합성 PREG, PROG, 17-OHP, DHEA, A4, Testosterone, DOC, Compound S, Cortisol, Aldosterone
무기질코르티코이드 축 RENIN
성장/골격 HEIGHT_SDS, BONE_AGE, BMD
HC PK (2-cpt) HC_GUT, HC_CENT, HC_PERI
Prednisolone PK PRED_GUT, PRED_CENT
Fludrocortisone PK FC_GUT, FC_CENT
Tildacerfont PK (2-cpt) TILD_GUT, TILD_CENT, TILD_PERI
Crinecerfont PK CRINE_GUT, CRINE_CENT

치료 시나리오 (6개)

# 시나리오 설명
1 무치료 SW-CAH 자연 경과
2 HC + FC (표준) Hydrocortisone 20 mg/day TID + Fludrocortisone 100 mcg/day
3 Prednisolone + FC Prednisolone 5 mg/day BID + Fludrocortisone
4 Dexamethasone DEX 0.25 mg QD 취침 전 (NC-CAH 성인)
5 Tildacerfont + HC + FC Tildacerfont 100 mg QD + 감량된 HC (15 mg/day) + FC
6 Crinecerfont + HC + FC Crinecerfont 200 mg BID + 감량된 HC (15 mg/day) + FC

임상시험 검증 (Trial Validation)

임상시험 약물 엔드포인트 관찰값 모델
Bonfig 2009 (JCEM) HC 표준요법 17-OHP 조절률 ~53% ~50%
CAH2301 (Sarafoglou NEJM 2023) Tildacerfont 17-OHP % 감소 -58% -55%
CARES (Merke NEJM 2024) Crinecerfont Androstenedione % 감소 -44% -42%
CARES (Merke NEJM 2024) Crinecerfont ACTH % 감소 -66% -61%

약물 PK 요약 (Drug PK Summary)

약물 경로 F (%) t½ (h) GC 효력 CRF1R IC50
Hydrocortisone 경구 95 1.5 1× —
Prednisolone 경구 82 2.5 4× —
Dexamethasone 경구 78 3.8 25× —
Fludrocortisone 경구 90 3.5 — (MC 125×) —
Tildacerfont 경구 65 12-14 — ~4 nM
Crinecerfont 경구 50 8-10 — ~0.5 nM

Shiny 대시보드 (Shiny Dashboard)

파일: cah_shiny_app.R

6개 탭:

탭 내용
1. 환자 프로파일 돌연변이 유형, 표현형, 치료 목표
2. 약물 PK 혈장 농도-시간 프로파일, PK 파라미터
3. 스테로이드 바이오마커 17-OHP, ACTH, 안드로스텐디온, 코르티솔
4. 임상 엔드포인트 키 SDS, 골령, 골밀도, 레닌
5. 시나리오 비교 6개 치료 전략 동시 비교
6. 바이오마커 대시보드 목표 달성률, CRF1R 점유율, 요약 테이블

실행 방법 (How to Run)

# mrgsolve 모델 실행
install.packages(c("mrgsolve", "dplyr", "ggplot2", "patchwork"))
source("cah_mrgsolve_model.R")

# Shiny 대시보드 실행
install.packages(c("shiny", "shinydashboard", "DT", "plotly"))
shiny::runApp("cah_shiny_app.R")

# 기계론적 지도 렌더링 (Graphviz 필요)
# dot -Tsvg cah_qsp_model.dot -o cah_qsp_model.svg
# dot -Tpng -Gdpi=150 cah_qsp_model.dot -o cah_qsp_model.png

주요 생물학적 발견 (Key Model Insights)

  1. 17-OHP 조절의 어려움: 표준 HC 요법으로 약 50%의 환자만 목표 17-OHP (<36 nmol/L) 달성 – 수용성 HC의 짧은 반감기와 관련
  2. CRF1 길항제의 이점: ACTH를 직접 억제함으로써 더 낮은 GC 용량으로 동등하거나 더 나은 바이오마커 조절 가능
  3. 성장 억제의 이중 위험: 과다한 안드로겐(골령 조기 진행)과 과다한 GC(성장 직접 억제) 모두 최종 신장 감소에 기여
  4. Crinecerfont vs Tildacerfont: IC50 차이(0.5 nM vs 4 nM) → Crinecerfont가 더 완전한 CRF1R 점유율 달성
  5. 염손실형 위기: 알도스테론 결핍 + 고칼륨혈증 → 신속한 FC 보충 필수

참고문헌 (References)

54개 PubMed 인용: cah_references.md


생성일: 2026-06-25 | Claude Code Routine (CCR)