세계 최초 대장암 3차원 게놈 지도 완성

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 정인경 교수팀이 서울대 암연구소 김태유 교수팀과 함께 세계 최초로 대장암 환자의 3차원 게놈 지도를 작성했다. 한국인 대장암 환자의 3차원 게놈 지도는 인공지능 기반의 알고리즘을 활용했다.

정인경 KAIST 교수는 24일 "기존의 점돌연변이나 유전체 변이만으로는 설명이 어려운 암 유전체를 3차원 게놈 구조 관점에서 재해독하고 신규 암 타겟을 발굴할 수 있는 수 있는 새로운 접근법을 제시했다"고 설명했다.

연구진은 이 게놈 지도로 암 세포 특이적인 유전자 조절 현상을 통해 특정 종양유전자들이 과하게 표출되는 현상을 밝혀냈다. 또한 김태유 서울대 교수는 "이 결과는 개별 암 환자들마다 서로 다르게 나타나는 종양 이질성을 이해하는 데 매우 중요한 요소가 될 수 있으며, 이를 이용한 환자 맞춤형 치료 연구의 시발점이 될 것"이라고 말했다.

연구진은 암 세포에서만 나타나는 특별한 '염색질 고리' 구조가 유전자 발현 촉진 인자인 '인핸서'와 종양유전자 사이의 상호작용을 형성해 과하게 생기도록 유도하는 '인핸서 납치' 현상에 초점을 뒀다.

특히 게놈간의 공간상 상호작용을 측정할 수 있는 대용량 염색체 구조 포착 'Hi-C' 실험 기법을 활용해 대장암 3차원 게놈 지도를 작성했다. 이를통해 대장암 특이적 3차원 게놈 변화를 환자 개개인별로 분석할 수 있는 AI 기반 알고리즘을 개발했다. 이를 통해 광범위한 규모의 3차원 게놈 구조 변화와 이로 인한 다양한 종양유전자의 활성화를 확인했다.

연구팀은 이를 통해 암 특이적 3차원 게놈 구조의 변화로 인한 종양유전자 활성 현상을 명확히 제시했다. 또 이로 인한 환자 예후와 약물 반응 등 임상적인 특성과의 연관성까지 제시해 맞춤 치료 원천기술을 확보했다.

AI 기반 알고리즘으로 환자 개인 종양 조직으로부터 얻어진 복잡한 신호를 해석해 냈다.

그 결과, 최대 규모인 환자 40명의 종양 조직과 인접한 정상 대장 조직을 사용해 3차원 게놈 지도를 작성했다. 또 한국인 3차원 게놈 지도, 특히 종양 조직에 대한 3차원 게놈 지도를 최초로 해독해냈다.

한편, 연구진은 이번 연구 결과를 국제 학술지 '셀 리포츠(Cell Reports)'에 지난 7월 13일 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자