항암치료제 효과 있는 유전자 따로 있다

KAIST 김유식 교수팀, 서울대병원 홍준식 교수팀과 공동연구
급성골수성백혈병과 골수이형성증후군 환자 골수추출액 분석

DNA. 게티이미지 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 항암치료제 효과 있는 환자와 없는 환자를 구별해 낼 수 있는 유전자(DNA)를 찾아냈다. 연구진은 이 기술을 통해 환자별로 적합한 치료를 받을 수 있게 되면 경제적인 치료비 지출과 시간을 대폭 줄일 수 있을 것이라고 설명했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 김유식 교수가 서울대병원 혈액암센터 홍준식 교수팀과 함께 항암 화학치료에서 작용하는 유전 인자를 찾아냈다고 7일 밝혔다.

김유식 교수는 "단순 데시타빈 항암제의 작용현상을 밝히는 것뿐만아니라 실제 데시타빈을 투여받은 환자의 검체에서도 그 효과를 검증했다"고 설명했다. 김 교수는 또한 "향후 이번에 찾은 유전자의 바이오마커화를 통해 데시타빈과 아자시티딘과 같은 치료제의 효과를 예측할 수 있어 효과적 맞춤형 암 치료전략을 마련하는데 유용할 것"이라고 말했다.

연구진은 데시타빈 뿐만 아니라 아자시티딘을 투여받은 급성골수성백혈병과 골수이형성증후군 환자 46명의 골수를 추출했다. 이 골수추출액에서 이중나선 RNA와 직접 결합해 이중나선 RNA의 안정성을 조절하는 단백질인 '스타우펜1'이 어떻게 되는지 분석했다.

실험 결과, 약물의 효과를 보지 못한 환자에게서는 스타우펜1의 발현이 유의미하게 감소했다. 또 스타우펜1이 적게 나오는 환자는 생존율과 무진행 생존율이 모두 낮아 환자의 예후가 좋지 않았다.

이에 앞서 연구진은 데시타빈에 의한 이중나선 RNA가 증가하는 것과 이중나선 RNA에 의해 세포가 죽어 없어지는 것을 조절하는 유전자를 연구했다. 특히, 데시타빈을 투여받은 환자 중 많은 수의 환자가 약물의 효과를 보지 못한다는 점에 착안해 이중나선 RNA와 상호작용하는 다양한 이중나선 RNA 결합 단백질을 분석했다.

그 결과 이중나선 RNA와 직접 결합해 이중나선 RNA의 안정성을 조절하는 단백질인 '스타우펜1'이 데시타빈에 의한 세포 반응에 중요한 기능을 한다는 것을 최초로 규명했다. 스타우펜1의 발현이 억제된 세포에서는 이중나선 RNA가 빠르게 제거돼 하위 면역반응이 일어나지 않았으며 암세포도 죽지 않았다.

KAIST 생명화학공학과 김유식(뒤쪽) 교수, 구용석 박사과정생. KAIST 제공

KAIST 생명화학공학과 박사과정에 재학 중인 구용석 학생, 서울대병원 박주환 연구원, KAIST 조령은 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 3월 30일로 게재됐다.

한편, 데시타빈은 DNA에 존재하는 메틸기를 제거해 유전자가 나타나는 것을 조절한다. 특히 암세포에는 일반세포보다 많은 양의 DNA가 메틸화 돼 있다. 메틸기는 DNA의 유전 정보가 RNA에 옮겨지는 과정을 막는다. 세포에 데시타빈을 처리하면 DNA상에 메틸기가 제거돼 세포 내에 수많은 종류의 RNA들이 생성된다.

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

특이하게도 이중나선 RNA를 알아내는 인간의 선천성 면역반응 시스템은 체내에서 생성된 이중나선 RNA 또한 외부 물질로 오인해 비정상적인 면역반응을 일으킬 수 있다. 암 치료에서는 DNA 탈메틸화제 처리로 이중나선 RNA의 발현량을 증가시키고 이는 이중나선 RNA에 의한 면역 활성으로 이어져 암세포만의 세포사멸이 일어나게 된다.

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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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