비흡연자의 ‘폐암’ 유발, 돌연변이 유전체 생성 유년기부터

KAIST 의과학대학원 주영석 교수(오른쪽)와 서울대 의과대 흉부외과 김영태 교수(왼쪽). KAIST 제공

[아시아경제(대전) 정일웅 기자] 폐암을 유발하는 돌연변이 유전체가 유년기부터 생성된다는 연구결과가 나왔다. 이 유전체는 흡연 여부와 무관하게 폐암을 일으킬 수 있는 것으로 확인된다.

KAIST(이하 카이스트)는 교내 의과학대학원 주영석 교수와 서울대 의과대 흉부외과 김영태 교수의 공동 연구팀이 폐암을 일으키는 융합유전자 유전체 돌연변이의 생성 원리를 규명하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

연구는 그간 폐암의 주된 발병 원인으로 지목돼 온 흡연 여부와 무관하게 융합유전자로 인해 폐 선암이 발생할 수 있는 사실을 밝혔다는 데 의의가 있다.

통상 흡연은 폐 선암의 가장 큰 발병 인자로 인식된다. 하지만 암 융합유전자 돌연변이(ALK, RET, ROS1 등)에 의한 암 발생은 대부분 비흡연자에게서 발견된다.

무엇보다 융합유전자로 인한 폐암 환자는 전체 폐 선암 환자의 10% 정도를 차지하는 반면 이 돌연변이의 생성과정에 대해선 알려진 것이 거의 없던 실정이다.

이와 관련해 이전까지의 폐 선암 유전체 연구는 주로 유전자 지역을 규명하는 ‘엑솜 서열분석 기법’이 사용됐지만 이번 연구팀은 유전자 간 부분을 총망라해 분석하는 ‘전장 유전체 서열분석 기법’을 적용했다.

이 결과 연구팀은 138개의 폐 선암 사례의 전장 유전체 서열 데이터(whole-genome sequencing)를 생성 및 분석해 암세포에 존재하는 다양한 양상의 유전체 돌연변이를 찾아내는 성과를 거뒀다.

특히 흡연과 무관하게 폐암의 직접적 원인이 되는 융합유전자 생성 ‘유전체 구조 변이’의 특성을 집중적으로 규명했다는 점에서 연구결과가 갖는 의미는 크다.

세부적으로 연구팀이 규명한 유전체에 발생하는 구조적 변이는 DNA의 두 부위가 절단된 후 서로 연결되는 ‘단순 구조변이’와 DNA가 많은 조각으로 동시에 파쇄 된 후 복잡하게 서로 재조합하는 ‘복잡 구조 변이’로 구분된다.

공동 연구팀이 규명한 '융합 유전자에 의한 흡연과 무관하게 발병할 수 있는 폐선 암의 발암 과정' 도식도. KAIST 제공

이중 복잡 구조 변이는 암세포에서 많이 발견되는 것으로 확인됐다. DNA의 수백 부위 이상이 동시에 절단된 후 상당 부분 소실되고 일부가 다시 연결되는 ‘염색체 산산조각(chromothripsis)’ 현상이 대표적 사례이다. 여기에 연구팀은 70% 이상의 융합유전자가 ‘유전체 산산조각’ 현상 등 복잡 구조 돌연변이에 의해 생성됨을 확인했다.

주목할 점은 복잡 구조 돌연변이가 폐암을 진단하기 수십 년 전의 유년기에 이미 발생할 수 있다는 사실이다.

가령 세포의 유전체는 노화에 따라 비교적 일정한 속도로 점돌연변이가 쌓이는데 연구팀은 이를 이용해 지질학의 연대측정과 비슷한 원리로 특정 구조 변이의 발생 시점을 통계적으로 추정, 유년기 복잡 구조 돌연변이의 발생할 수 있음을 확인했다.

이는 암을 일으키는 융합유전자 돌연변이가 흡연과 큰 관련 없이 정상 세포에서 발생할 수 있음을 규명하는 사례로 단일 세포가 암 발생 돌연변이를 획득한 후 실제 암세포로 발현되기 위해선 추가적 요인이 오랜 기간 누적될 필요가 있음을 의미한다.

같은 맥락에서 연구팀의 연구결과는 흡연과 무관한 폐암 발생 과정을 규명하는 것에 대한 지식을 한 단계 확장한 것으로 향후 폐암의 예방, 선별검사 정밀치료 시스템 구축에 이바지할 수 있게 된다.

카이스트 주영석 교수는 “암유전체 전장서열 빅데이터를 통해 폐암을 발생시키는 첫 돌연변이의 양상을 규명했다”며 “이를 토대로 앞으로는 정상 폐 세포에서 흡연과 무관하게 이들 복잡 구조변이를 일으키는 분자 기전을 이해하는 것이 연구의 핵심이 될 것”이라고 말했다.

서울대 의과대학 김영태 교수는 “2012년 폐 선암의 KIF5B-RET 융합유전자 최초 발견으로 시작된 본 폐암 연구팀이 융합유전자의 생성과정부터 임상적 의미까지 집대성했다는 것이 이번 연구의 중요한 성과”라고 자평했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단, 보건복지부 포스트게놈 다부처유전체사업·세계선도의과학자 육성사업, 서경배 과학재단 및 서울대학교 의과대학 교실지정기부금의 지원을 받아 수행됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr