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주영석 교수, 흡연과 무관한 폐암유발 돌연변이 유년기부터 발생 사실 밝혀
〈 주영석 교수 〉
우리 대학 의과학대학원 주영석 교수와 서울대학교 의과대학(학장 신찬수) 흉부외과 김영태 교수 공동 연구팀이 폐암을 일으키는 융합유전자 유전체 돌연변이의 생성 원리를 규명했다.
이번 연구는 흡연과 무관한 환경에서도 융합유전자로 인해 폐 선암이 발생할 수 있다는 사실을 밝힌 것으로, 비흡연자의 폐암 발생 원인 규명과 더불어 정밀치료 시스템을 구축하는 데 적용 가능할 것으로 기대된다.
우리 대학 출신 이준구 박사(現 하버드 의과대학 박사후연구원)와 박성열 박사과정이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘셀(Cell)’ 5월 30일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Tracing Oncogene Rearrangements in the Mutational History of Lung Adenocarcinoma) 또한, 이번 연구에는 하버드 의과대학, 한국과학기술정보연구원, 국립암센터 연구자들도 함께 참여했다.
흡연은 폐 선암의 가장 큰 발병 인자로 잘 알려졌지만 암 융합유전자 돌연변이, 즉 ALK, RET, ROS1 등에 의한 암 발생은 대부분 비흡연자에게서 발견된다. 융합유전자로 인한 환자는 전체 폐 선암 환자의 10% 정도를 차지하고 있지만, 이 돌연변이의 생성과정에 대해서는 알려진 것이 거의 없었다.
이전까지의 폐 선암 유전체 연구는 주로 유전자 지역을 규명하는 ‘엑솜 서열분석 기법’이 사용됐으나 연구팀은 유전자 간 부분들을 총망라해 분석하는‘전장 유전체 서열분석 기법’을 대규모로 적용했다.
연구팀은 138개의 폐 선암(lung adenocarcinoma) 사례의 전장 유전체 서열 데이터(whole-genome sequencing)를 생성 및 분석해 암세포에 존재하는 다양한 양상의 유전체 돌연변이를 찾아냈다. 특히 흡연과 무관한 폐암의 직접적 원인인 융합유전자를 생성하는 유전체 구조 변이의 특성을 집중적으로 규명했다.
유전체에 발생하는 구조적 변이는 DNA의 두 부위가 절단된 후 서로 연결되는 단순 구조 변이와 DNA가 많은 조각으로 동시에 파쇄된 후 복잡하게 서로 재조합되는 복잡 구조 변이로 나눌 수 있다.
복잡 구조 변이는 암세포에서 많이 발견된다. DNA의 수백 부위 이상이 동시에 절단된 후 상당 부분 소실되고 일부가 다시 연결되는 ‘염색체 산산조각(chromothripsis)’ 현상이 대표적 사례이다. 연구팀은 70% 이상의 융합유전자가‘유전체 산산조각 (chromothripsis)’ 현상 등 복잡 구조 돌연변이에 의해 생성됨을 확인했다.
또한, 연구팀은 정밀 유전체 분석을 통해 복잡 구조 돌연변이가 폐암이 진단되기 수십 년 전의 어린 나이에도 이미 발생할 수 있다는 사실을 발견했다.
세포의 유전체는 노화에 따라 비교적 일정한 속도로 점돌연변이가 쌓이는데 연구팀은 이를 이용하여 마치 지질학의 연대측정과 비슷한 원리로 특정 구조 변이의 발생 시점을 통계적으로 추정할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술을 통해 융합유전자 발생은 폐암을 진단받기 수십 년 전, 심지어는 10대 이전의 유년기에도 발생할 수 있다는 사실을 확인했다.
이는 암을 일으키는 융합유전자 돌연변이가 흡연과 큰 관련 없이 정상 세포에서 발생할 수 있음을 명확히 보여주는 사례이며, 단일 세포가 암 발생 돌연변이를 획득한 후에도 실제 암세포로 발현되기 위해서는 추가적인 요인들이 오랜 기간 누적될 필요가 있음을 뜻한다.
연구팀의 이번 연구는 흡연과 무관한 폐암 발생 과정에 대한 지식을 한 단계 확장했다는 의의가 있다. 향후 폐암의 예방, 선별검사 정밀치료 시스템 구축에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 한국과학기술정보연구원의 슈퍼컴퓨터 5호기 누리온 시스템을 통해 유전체 빅데이터의 신속한 정밀 분석을 수행했다. 슈퍼컴퓨터 5호기는 향후 타 유전체 빅데이터 연구자들에게도 활용 가능할 것으로 보인다.
주영석 교수는 “암유전체 전장서열 빅데이터를 통해 폐암을 발생시키는 첫 돌연변이의 양상을 규명했으며, 정상 폐 세포에서 흡연과 무관하게 이들 복잡 구조변이를 일으키는 분자 기전의 이해가 다음 연구의 핵심이 될 것이다”라고 말했다.
서울대학교 의과대학 김영태 교수는 “2012년 폐 선암의 KIF5B-RET 융합유전자 최초 발견으로 시작된 본 폐암 연구팀이 융합유전자의 생성과정부터 임상적 의미까지 집대성했다는 것이 이번 연구의 중요한 성과이다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단, 보건복지부 포스트게놈 다부처유전체사업/세계선도의과학자 육성사업, 서경배 과학재단 및 서울대학교 의과대학 교실지정기부금의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 흡연과 무관한 폐암에서 융합유전자에 의한 발암기전
그림2. 폐선암에서 관찰되는 다양한 복잡 구조 변이의 특성
그림3. 어린 나이에 생긴 융합유전자의 예시
2019.06.03 조회수 20010 -
노화를 억제하면서 건강히 장수할 수 있도록 돕는 新물질 발견
김대수 교수
- PLoS One 발표,“암, 치매 및 파킨슨병 예방․치료에 한걸음 다가가”-
노화를 억제하면서 건강히 오래살 수 있도록 돕는 새로운 물질이 국내 연구진에 의해 발견됨에 따라, 건강한 삶을 오래 유지하고 싶은 인류의 꿈에 한걸음 다가서게 되었다.
우리 학교 생명과학과 김대수 교수(43세) 연구팀과 충남대 의과대학 및 산업체와의 공동연구로 진행된 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(전략연구)의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘플로스 원(PLoS One)’ 최신호(10월 11일자)에 게재되었다.(논문명: Beta-lapachone, a modulator of NAD metabolism, prevents health declines in aged mice)
사람이 건강하게 오래 살 수 있는 효과적인 방법은 식사량을 줄이거나(小食) 달리기와 같은 유산소운동을 하는 것이다.
김대수 교수 연구팀은 우선 소식이나 유산소운동이 보조효소(NAD+*)를 증가시켜 세포의 노화를 억제한다는 점에 착안하였다. 연구팀은 천연화합물(베타-라파촌)로 효소(NQO1)를 활성화시키면, 적게 먹거나 별도의 운동을 하지 않아도 NAD+의 양이 증가됨을 규명하였다.
*) NAD+(니코틴아미드 디욱시뉴클레오타이드) : 이 보조효소가 세포내에서 증가하면 노화방지 효과가 있는 것으로 알려져 있음
**) 베타-라파촌(beta-lapachon) : 라파초 나무, 단삼 등 식물에 고농도로 함유된 천연화합물
또한 이미 노화가 진행된 생쥐들에게 베타-라파촌을 사료에 섞여 먹인 결과, 3개월이 경과되면 운동기능과 뇌기능이 모두 향상되어 건강하게 오래살 수 있음을 확인하였다. 특히 베타-라파촌은 동․서양에서 오랜 기간 사용해 온 약초의 주성분으로 만들어져, 머지않아 쉽게 상용화할 수 있는 것이 특징이다.
김대수 교수는 “지금까지 노화를 억제하는 약물들이 다수 개발되었지만, 사람에게 적용하는데 한계가 있었다. 우리 연구팀이 찾아낸 새로운 물질은 소식이나 운동으로 나타나는 효과를 그대로 모방하여 밝혀낸 것으로서, 향후 암, 치매 및 파킨슨병과 같은 노인성 질환을 예방하고 치료하는데 크게 기여할 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
2012.10.24 조회수 18309 -
미국의학연구자 육성정책 연구
- 미국의과대학협회가 발간하는 세계적 학술지 ‘아카데믹 메디슨’에 논문 게재
- 베트남 전쟁 중 미국 병역특례정책이 의학연구자 양성에 미친 영향 분석- 임상연구와 기초과학연구 사이의 간극을 좁히는 연구전통의 확립 연구
우리학교 과학기술정책대학원 박범순 교수가 미국의과대학협회(Association of American Medical Colleges)에서 발간하는 영향력 있는 학술지인 ‘아카데믹 메디슨(Academic Medicine)’ 2011년 4월호에 미국의학연구자 양성에 대한 논문을 발표했다.
‘베트남 전쟁과 의학연구 : 미국 의사징병제도와 미국국립보건원(NIH) 옐로베레의 알려지지 않은 유산(The Vietnam War and Medical Research : Untold Legacy of the U.S. Doctor Draft and the NIH "Yellow Berets")’이라는 주제로 발표된 이번 논문은 미국에서 의과대학 졸업생들을 대상으로 한 병역특례제도가 임상 관련 기초연구를 발전시키는 데 큰 영향을 미쳤음을 보여줬다.
미국 존스홉킨스 대학에서 과학사로 박사학위를 받은 박범순 교수는 미국국립보건원에서 의료보건정책 및 과학연구정책의 변천에 대한 연구를 수행했으며 2007년 KAIST 부교수로 부임했다.
박 교수는 2008년부터 KAIST의 과학기술정책대학원 책임교수직을 맡고 있으며 국가정책과 과학기술의료 발전의 상관관계를 연구하고 있다. 이번 논문은 시애틀의 워싱턴 대학 의대교수들과 공동으로 진행했다.
<논문 요약>한국전쟁이 발발한 1950년부터 베트남전쟁이 끝난 1973년까지 수많은 미국인 의대 졸업생들이 징집됐다. 그중 매년 100여명 이상이 특별히 선발돼 미국국립보건원(National Institutes of Health)에서 의학연구에 전념할 수 있는 기회를 받았고 이들은 나중에 학계의 중심적인 리더로 등장했다.
예컨대 국립보건원에서 병역특례로 연구원으로 복무한 사람들은 그렇지 않은 사람들에 비해 정교수로 승진하는 비율이 1.5배 높았고, 학과장으로 승진하는 비율은 2배, 학장이 될 비율은 3배나 높았다. 또한, 1985년에서 2007년 사이 기초의학 분야 노벨상 수상자 50명 중에 9명이나 국립보건원 병역특례 연구원 출신이었고, 같은 기간 국가과학자 수상자 (National Medal of Science 수상자) 76명 중 10명이 병역특례를 받아 국립보건원에서 근무했었다. 그리고 미국 의학연구의 정책방향을 결정하는 데 막강한 영향력을 미치는 국립보건원 원장 9명 중 4명이 이들 중에서 임용되었다.
이들은 전쟁에 직접 참여한 그린베레(미육군특전부대)(Green Berets)와 대비되어 옐로베레(Yellow Berets)라고 불렸는데, 결과적으로 기초과학과 임상연구의 간극을 좁히는 연구전통, 즉 실험실에서 임상으로 이어지는(bench to bedside) 실용적 전통을 세우는 데 중요한 역할을 했다고 논문은 평가하고 있다.
최근 기초연구와 임상연구를 이어주는 트랜슬레이셔널 메디슨(중개의학)(Translational Medicine)에 대한 관심이 높아지고 있는데, 박 교수는 이러한 연구전통이 특수한 역사적 상황과 이 기회를 잘 활용한 미국국립보건원 과학자들의 노력에 그 뿌리를 두고 있음을 보여줬다.
한국에서도 의대 졸업생들에게 일종의 병역특례로 의과학 대학원 등에서 연구 활동을 할 수 있도록 하는 제도가 있는데, 이런 제도의 효과에 대한 연구와 함께 트랜슬레이셔널 메디슨의 확대를 위한 정책개발도 이루어져야 할 것이라고 박 교수는 보고 있다.
2011.05.03 조회수 16224