[대전=뉴스핌] 최태영 기자 = 폐암은 전 세계 암 사망원인 1위를 차지하는 암종이다. 지금까지는 주로 흡연이 중요한 원인 인자로 알려져 있다.

이런 가운데 국내 연구진이 폐암을 일으키는 융합유전자 유전체 돌연변이의 생성 원리를 규명했다. 흡연과 무관한 환경에서도 폐 선암이 발생할 수 있다는 사실을 밝힌 것이다. 이는 비흡연자의 폐암 발생 원인 규명과 함께 정밀치료 시스템을 구축하는 데 적용 가능할 것으로 보여 주목된다.

KAIST(한국과학기술원)은 31일 이 대학 의과학대학원 주영석 교수와 서울대 의과학대학 흉부외과 김영태 교수 공동연구팀이 폐암 발생 원인인 융합유전자 유전체 돌연변이의 생성 원리를 규명했다고 밝혔다.

서울대 의과대 김영태 교수(왼쪽)와 KAIST 주영석 교수 [사진=KAIST]

흡연은 흔히 폐 선암의 가장 큰 발병 인자로 알려져 있다. 하지만 암 융합유전자 돌연변이에 의한 암 발생은 대부분 비흡연자에게서 발견된다.

융합유전자에 의한 환자는 전체 폐 선암 환자의 10% 정도다. 하지만 이 돌연변이의 생성과정에 대해서는 알려진 게 거의 없는 실정이다.

과거 폐 선암 유전체 연구는 주로 유전자 지역을 규명하는 ‘엑솜 서열분석 기법’이 사용됐다.

공동연구팀은 그러나 유전자간 부분들을 총망라해 분석하는 ‘전장 유전체 서열분석 기법’을 대규모로 적용했다.

연구팀은 138개의 폐 선암 사례의 전장 유전체 서열 데이터를 생성 및 분석해 암세포에 존재하는 다양한 양상의 유전체 돌연변이를 찾아냈다.

특히 흡연과 무관한 폐암의 직접적 원인인 융합유전자를 생성하는 유전체 구조 변이의 특성을 집중적으로 규명했다는데 의미가 있다고 연구진은 설명했다.

유전체에 발생하는 구조적 변이는 단순구조 변이(DNA의 두 부위가 절단된 후 서로 연결)와 복잡구조 변이(DNA가 많은 조각으로 동시에 파쇄된 후 복잡하게 서로 재조합)로 나뉜다.

복잡구조 변이는 주로 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’ 현상 등 복잡구조 돌연변이에 의해 생성된다는 사실을 확인했다.

연구팀은 또 정밀 유전체 분석을 통해 복잡구조 돌연변이가 폐암이 진단되기 수십 년 전의 어린 나이에도 이미 발생할 수 있다는 사실을 발견했다. 지질학의 연대측정과 비슷한 원리로 특정 구조 변이의 발생 시점을 통계적으로 추정할 수 있는 기술을 개발했다는 것이다.

연구팀은 이 기술을 통해 융합유전자 발생은 폐암을 진단받기 수십 년 전, 심지어 10대 이전의 유년기에도 발생할 수 있다는 사실을 확인했다.

흡연과 무관한 폐암에서 융합유전자에 의한 발암기전. 공동연구팀은 유년기에 정상 세포에서 복잡 구조변이 기전에 의해 발암에 핵심적인 융합 유전자가 생성되며, 이후 수십년 동안의 잠복기 동안 부수적인 추가 돌연변이가 누적돼 폐암 세포로 진화한다고 설명했다. [사진=KAIST]

연구팀은 “이번 연구는 암을 일으키는 융합유전자 돌연변이가 흡연과 큰 관련 없이 정상 세포에서 발생할 수 있음을 명확히 보여주는 사례”라면서 “단일 세포가 암 발생 돌연변이를 획득한 후에도 실제 암세포로 발현되기 위해서는 추가적인 요인들이 오랜 기간 누적될 필요가 있음을 뜻한다”고 설명했다.

의·과학계는 이번 연구가 흡연과 무관한 폐암 발생 과정에 대한 지식을 한 단계 확장했다는데 의의가 있다고 전했다. 향후 폐암의 예방, 선별검사 정밀치료 시스템 구축에 기여할 수 있을 것이란 설명이다.

주영석 교수는 “암유전체 전장서열 빅데이터를 통해 폐암을 발생시키는 첫 돌연변이의 양상을 규명한 것으로, 정상 폐 세포에서 흡연과 무관하게 이들 복잡 구조변이를 일으키는 분자 기전의 이해가 다음 연구의 핵심이 될 것”이라고 강조했다.

김영태 교수도 “2012년 폐 선암의 융합유전자 최초 발견으로 시작된 폐암 연구팀이 융합유전자의 생성과정부터 임상적 의미까지 집대성했다는 것이 이번 연구의 중요한 성과다”라고 말했다.

이번 연구는 KAIST 출신 이준구 박사(현 하버드 의과대학 박사후연구원)와 박성열 박사과정이 공동 1 저자로 참여했으며, 연구 결과는 국제 학술지 ‘셀(Cell)’ 5월30일자 온라인판에 게재됐다.

이번 연구에는 하버드 의과대학, 한국과학기술정보연구원, 국립암센터 연구자들도 함께 참여했다. 

ctyw@newspim.com