3D 시대 발맞춰 '한국인 대장암 환자 게놈 지도' 탄생

(서울=내외방송) 대장암을 앓고 있는 한국인의 3차원 유전체 지도(게놈 지도)가 세계 최초로 그려졌다.

KAIST(한국과학기술원)는 "정인경 생명과학과 교수 연구팀과 김태유 서울대학교 암연구소 교수 연구팀과 함께 인공지능 기반 알고리즘을 활용해 한국인 대장암 환자의 3차원 게놈 지도를 최초로 제시했다"고 24일 밝혔다.

연구팀은 이를 토대로 암 세포의 특이한 유전자 조절 기전(현상)을 통해 특정 종양유전자가 과발현되는 현상을 규명했다.

특히, 암세포에만 존재하는 특이한 '염색질(DNA, RNA, 단백질로 구성된 거대분자 복합체) 고리' 구조가 유전자 발현을 촉진하는 인핸서(증폭자)와 종양유전자의 상호작용을 형성해 과발현을 유도하는 '인핸서 납치' 현상에 주목했다.

종양유전자들의 발현이 증가하면 약물 저항성이 증가해 임상 결과에 영향을 줄 수 있다는 것이다.

연구팀은 게놈 간 공간 상호작용을 측정할 수 있는 '대용량 염색체 구조 포착 실험' 기법을 활용해 3차원 대장암 게놈 지도를 작성하고, 특이한 변화를 환자 개인별로 분석할 수 있는 인공지능 기반 알고리즘을 개발했다.

이를 통해 3차원 게놈 구조의 변화로 인한 종양유전자의 활성화 원리를 명확히 제시했을 뿐만 아니라 환자 예후와 약물 반응 등까지 제시해 맞춤 치료 원천기술 확보에 기여했다고 평가된다.

연구팀은 인공지능 기반 알고리즘으로 환자 개인 종양조직에서 얻은 복잡한 신호를 해석할 수 있었고, 환자 40명의 종양조직과 인접한 대장조직을 사용해 3차원 게놈 지도를 작성할 수 있었다.

정 교수는 "설명이 어려운 암 유전체를 3차원 게놈 구조 관점에서 재해독하고 신규 암 타깃을 발굴할 수 있는 새로운 접근법을 제시했다"고 말했다.

김규광 KAIST 생명과학과 박사과정이 주도한 이 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '셀 리포츠(Cell Reports)'에 최근 출판됐다(논문명: Spatial and colonality-resolved 3D cancer genome alterations reveal enhancer-hijacking as a potential prognostic marker for colorectal cancer).