KAIST 의과학대학원·연세대 세브란스병원 연구팀
'악성 뇌종양' IDH-돌연변이 신경교종 '기원세포' 찾아
9일 국제 학술지 '사이언스' 발표
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이번 논문의 단독1저자인 박정원 카이스트 의과학대학원 박사 (지도교수 이정호). (오른쪽 상단 원형 사진 왼쪽부터) 이정호 카이스트 의과학대학원 교수, 강석구 연세대 세브란스병원 교수 /사진=KAIST |
50세 이하 젊은 성인에게 가장 흔하게 나타나는 악성 뇌종양의 '진짜 시작점'을 국내 연구팀이 규명했다.
KAIST(카이스트)는 이정호 의과학대학원 교수와 강석구 연세대 세브란스병원 신경외과 교수 공동연구팀이 'IDH-돌연변이 신경교종'의 근원을 세계 최초로 규명했다고 9일 밝혔다. 연구 성과는 이날 국제 저명 학술지 '사이언스'에 실렸다.
특정 유전자(IDH)에 이상이 생겨 발생하는 IDH-돌연변이 신경교종은 50세 이하 젊은 성인에게 나타나는 가장 흔한 악성 뇌종양이다. 재발률이 높고 치료도 어려운 난치성 뇌암으로 분류된다.
그간 뇌암 치료는 눈에 보이는 종양 덩어리를 제거하는 데 집중됐지만, 연구팀은 종양 덩어리가 관측되기 훨씬 전인 정상 뇌 속 세포에서부터 뇌암 발병을 예측할 실마리를 찾았다.
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뇌 속 난치성 뇌종양 기원세포를 보여주는 이미지. 이미지는 AI(인공지능)로 생성했다. /사진=KAIST |
연구 결과, 뇌암의 시작점은 '교세포전구세포'(GPC)에 있었다. 겉보기에는 정상인 뇌 조직이지만, 교세포전구세포 안에 이미 IDH-돌연변이가 들어있는 것이다. 이를 '기원세포'(cell of origin)라고 한다.
연구팀은 광범위한 절제 수술을 통해 종양 조직을 확보해 종양 주변의 정상 대뇌피질을 정밀하게 분석했다. 이어 어떤 유전자가 어디에서 작동하는지 한 번에 보여주는 분석 기술인 '공간 전사체 기술'(spatial transcriptomics)을 활용해 뇌암의 기원세포가 대뇌피질에 있는 교세포전구세포임을 확인했다.
연구팀이 뇌암 환자에게서 발견된 돌연변이를 실험용 쥐의 교세포전구세포에 도입한 결과, 실제 뇌종양이 발생하는 과정이 그대로 재현됐다.
뇌암을 일으키는 기원세포가 발견된 건, 악성 뇌종양이 특정 시점에 갑자기 생겨나는 게 아니라 정상 뇌 속에서 이미 시작돼 오랜 시간에 걸쳐 서서히 진행된다는 사실을 보여준다.
연구팀은 앞서 2018년에도 대표적인 악성 뇌종양인 '교모세포종'이 종용 본체가 아닌 뇌 속 원천 세포인 '뇌실하영역'의 신경줄기세포에서 시작된다는 사실을 밝혀 국제학술지 '네이처'에 보고한 바 있다.
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정상 대뇌 피질의 교세포전구세포(GPC)에서 처음으로 IDH 유전자에 돌연변이가 생기고, 이후 여러 핵심 유전자에 추가 돌연변이가 더해지면서 악성 뇌종양으로 발전한다. 이 과정을 나타낸 모식도. /사진=KAIST |
강석구 연세대 세브란스병원 교수는 "뇌종양은 종양 덩어리가 보이는 자리에서 바로 시작되지 않을 수 있다. 뇌종양의 아형(하위유형)에 따라 기원세포와 기원 부위를 직접 공략하는 것이 암 조기 진단과 재발 억제 치료의 패러다임을 바꿀 중요한 단서가 될 것"이라고 했다.
이번 연구의 단독 제1저자이자 신경외과 전문의인 박정원 카이스트 의과학대학원 박사후연구원은 "환자를 진료하며 품었던 '이 종양은 어디서 시작되는가'라는 질문이 이번 연구의 출발점이었다"며 "카이스트의 세계적 기초과학 연구 역량과 연세대 병원의 임상 역량이 결합해 이룬 성과"라고 했다.
연구팀은 이번 연구 성과를 바탕으로 카이스트 교원창업기업 '소바젠'와 IDH-돌연변이 악성 뇌종양의 진화와 재발을 억제하는 RNA(리보핵산) 기반 신약을 개발 중이다. 아울러 세브란스병원은 연구중심병원 한미혁신성과창출 R&D(연구·개발) 사업을 통해 난치성 뇌종양의 초기 변이 세포 탐지 및 제어 기술을 개발할 예정이다.
박건희 기자 wissen@mt.co.kr
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