KAIST, 백혈병 항암 화학요법 치료제 메커니즘 규명

항암제 효과에 따른 환자 유전자 구별

환자별 치료로 경제적 지출과 시간 감소 기대

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 급성골수성백혈병과 골수이형성증후군 치료에 사용하는 항암 화학 치료제 중 하나인 데시타빈의 인체 내 작용 기전을 알아냈다. 항암제 효과가 있거나 없는 환자를 구별할 유전자도 찾았다. 앞으로 환자별로 치료해 환자 치료에 드는 지출과 시간 소비를 줄일 수 있을 전망이다.

한국과학기술원(KAIST)은 김유식 생명화학공학과 교수와 홍준식 서울대병원 혈액암센터 교수 공동 연구팀이 항암 화학치료에서 작용하는 주요 인자를 찾아냈다고 7일 밝혔다.

김유식 KAIST 생명화학공학과 교수(뒤)와 구용석 박사과정(앞).(사진=한국과학기술원)

데시타빈과 같은 DNA 탈메틸화제는 DNA 복제과정에 참여하고 DNA상에 존재하는 메틸기를 제거해 유전자 발현을 조절한다. 암세포에는 일반 세포보다 많은 양의 DNA가 메틸화되고, DNA에서 RNA를 만드는 전사 과정을 억제한다. 세포에 탈메틸화제 처리를 하면 DNA에서 메틸기가 제거돼 세포 내에 많은 종류의 RNA들을 생성한다.

이렇게 데시타빈에 의해 조절되는 RNA 중에는 이중나선 RNA가 있다. 원래 dsRNA는 바이러스에 감염된 세포에서 생산되며, 인간 세포는 바이러스에서 유래된 dsRNA를 외부 물질로 인지해 면역반응을 일으킨다.

dsRNA를 인지하는 인간의 선천성 면역반응 시스템은 핵산 서열 정보를 무시한 채 dsRNA의 길이나 말단 형태와 같은 구조적 특징을 이용해 dsRNA와 반응한다. 바이러스에서 유래된 dsRNA가 아니라 몸속에서 생성된 dsRNA도 외부 물질로 오인해 비정상적 면역반응을 일으킬 수 있다. 암 치료에서는 DNA 탈메틸화제 처리로 dsRNA의 발현량이 많아지고, dsRNA에 의한 면역 활성으로 이어져 암세포만의 세포사멸이 일어난다.

연구팀은 DNA 탈메틸화제를 투여받은 환자 중 많은 수의 환자가 약물의 효과를 보지 못한다는 점에 착안해 dsRNA 결합 단백질을 분석했다. 그 결과, dsRNA와 직접 결합해 안정성을 조절하는 단백질인 ‘스타우펜1(이하 Staufen1)’이 데시타빈에 의한 세포 반응에 중요한 기능을 한다는 것을 알아냈다. 이 단백질 발현이 억제된 세포에서는 dsRNA가 빠르게 제거돼 하위 면역반응이 일어나지 않았고, 암세포 사멸도 관찰되지 않았다.

데시타빈뿐만 아니라 아자시티딘과 같이 DNA 탈메틸화제를 투여한 급성골수성백혈병과 골수이형성증후군 환자 46명의 골수추출액에서 Staufen1 유전자의 발현양상도 분석했다. 그 결과 약물의 효과를 보지 못한 환자에게서 Staufen1의 발현이 감소했다. 발현이 낮은 환자는 생존율과 무진행 생존율이 모두 낮아 환자의 예후가 좋지 않았다.

김유식 교수는 “데시타빈 항암제의 작용기전을 규명하고, 이를 투여한 환자의 검체에서 효과를 검증했다”며 “앞으로 데시타빈과 아자시티딘과 같은 DNA 탈메틸화제의 효과를 예측해 효과적인 맞춤형 암 치료전략을 마련할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 지난달 30일자에 게재됐다.