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궤양성 대장염 (Ulcerative Colitis, UC) — QSP 모델

QSP 질환 모델 라이브러리 · Claude Code Routine으로 자동 생성된 정량적 시스템 약리학(QSP) 모델입니다. 상위 라이브러리 → ../README.md · 분류: 소화기·간담도

UC QSP Model

개요 (Overview)

궤양성 대장염(UC)은 대장 점막에 국한된 만성 재발성 염증성 장질환으로, 직장에서 시작하여 근위부 대장으로 연속적으로 확장된다. 서양권 유병률은 인구 10만 명당 약 100~300명이며 아시아·한국에서도 꾸준히 증가 추세이다. 핵심 발병기전은 장벽 기능 장애 → 장내 미생물 항원 노출 → Th2/Th17 주도의 점막 염증 → TNF-α·IL-17·IL-13 과분비로 요약된다. 5-ASA, 생물학적 제제(항TNF·항인테그린·항IL-12/23), JAK 억제제, S1P 조절제 등 다양한 기전의 치료제가 단계적으로 사용된다.

핵심 병태생리 경로 (Key Pathways)

경로 핵심 분자/기전 임상 결과
장벽 기능 장애 Claudin·Occludin 발현 저하, mucin 층 감소 장내 세균 항원 점막 침투
Th2 주도 염증 TSLP·IL-33 → ILC2 → IL-13·IL-5 과분비 점막 상피 손상, 호산구 침윤
TNF-α 경로 대식세포·Th1 → TNF-α → NF-κB → 점막 궤양 혈변·점액 변·복통, Mayo 점수 상승
IL-17 경로 Th17 → IL-17A → 중성구 동원, CXCL8 유도 장 점막 호중구 침윤, 대장염 악화
조절 T세포 부전 Treg→IL-10 경로 약화, 면역 관용 파탄 만성 재발성 경과
장 귀소 경로 α4β7-MAdCAM-1 축, CCR9-CCL25 → 림프구 대장 귀소 표적 치료 가능 경로(베돌리주맙)

주요 약물 표적 (Drug Targets)

  • 항TNF-α — 인플릭시맙(Infliximab): TNF-α 중화, 점막 치유 유도 (ACT-1/2 trials)
  • 항α4β7 인테그린 — 베돌리주맙(Vedolizumab): 장 선택적 림프구 귀소 차단 (GEMINI 1/2)
  • JAK 억제제 — 토파시티닙(Tofacitinib): JAK1/3 억제, 사이토카인 신호 차단 (OCTAVE Induction/Sustain)
  • 항IL-12/23 — 우스테키누맙(Ustekinumab): IL-12·IL-23 p40 차단, Th1/Th17 억제 (UNIFI)
  • S1P 수용체 조절제 — 오자니모드(Ozanimod): 림프구 이차 림프기관 억류, 장 귀소 차단 (TRUE NORTH)

모델 구성 파일 (Model Files)

파일 설명
uc_qsp_model.dot Graphviz 기계론적 지도 소스 (약 422 노드 / 12 클러스터)
uc_qsp_model.svg SVG 벡터 이미지 (확대 가능)
uc_qsp_model.png PNG 이미지 (150 dpi)
uc_mrgsolve_model.R mrgsolve ODE 모델 (약 35 구획 / 6 치료 시나리오)
uc_shiny_app.R Shiny 대시보드
uc_references.md 참고문헌 (약 47편, PubMed 링크)

mrgsolve 모델 (ODE Model)

  • 구획 구조: 약물 PK(인플릭시맙 2구획+TMDD, 베돌리주맙 1구획+TMDD, 토파시티닙 경구 2구획, 오자니모드+활성대사체 3구획, 우스테키누맙 SC 2구획) + 사이토카인(TNFα·IL-17·IL-13·IL-10) + 면역세포(Th2·Th17·Treg·중성구) + 질환 지표(Mayo 점수·점막 치유 지수·CRP·대변 칼프로텍틴)으로 총 약 35개 구획
  • 주요 치료 시나리오: (1) 위약, (2) 인플릭시맙 5 mg/kg IV 유도·유지, (3) 베돌리주맙 SC, (4) 토파시티닙 10 mg BID 유도 → 5 mg BID 유지, (5) 우스테키누맙 IV 유도 → SC 유지, (6) 오자니모드 0.92 mg/day
  • 보정/근거: ACT-1/2(인플릭시맙 점막 치유율), GEMINI(베돌리주맙 임상 관해율), OCTAVE(토파시티닙 Mayo 점수 반응), UNIFI(우스테키누맙), TRUE NORTH(오자니모드) 임상시험 데이터 참조

Shiny 대시보드 (Dashboard)

환자 프로파일(체중·Mayo 점수 기저치·CRP·대변 칼프로텍틴 설정) · PK 시각화(각 생물학적 제제·소분자 혈중 농도-시간 곡선) · 점막 PD 지표(Mayo 점수·점막 치유 지수 시계열) · 임상 엔드포인트(임상 관해·내시경 반응률 비교) · 치료 시나리오 비교(6개 요법 장기 효능) · 바이오마커 패널(사이토카인·면역세포 프로파일) 등 6개 이상의 탭으로 구성된다.

실행 방법 (Usage)

library(mrgsolve)
mod <- mread("uc_mrgsolve_model.R")
out <- mrgsim(mod, end = 365)
plot(out)
# Shiny 대시보드:
shiny::runApp("uc_shiny_app.R")
# 기계론적 지도 렌더링
dot -Tsvg uc_qsp_model.dot -o uc_qsp_model.svg

참고문헌 (References)

자세한 인용은 uc_references.md 참조 (약 47편).

본 모델은 교육·연구 목적의 정성적·반정량적 QSP 모델이며, 실제 임상 의사결정에 직접 사용할 수 없습니다.