백혈병 치료 시간·비용 준다…"항암제 효과 사전 확인"

KAIST 김유식 교수 연구팀, DNA탈메틸화제 작용 메커니즘 규명
특정 유전자 발현 여부에 따라 효과 다른 것 확인
'개인 맞춤형' 암 치료 한발짝 진전…환자 비용·시간 절약 가능해져

DNA 탈메틸화제를 이용한 화학항암요법 메커니즘 모식도. Staufen1과 TINCR 발현에 따른 체내 면역반응의 차이 확인. 그림 제공=KAIST

[아시아경제 김봉수 기자] 국내 연구진이 급성골수성백혈병(Acute myeloid leukemia) 등에 쓰이는 특정 항암 치료제의 인체 작용 메커니즘을 규명해 냈다. 유전자에 따라 개인 별로 해당 항암제의 효과 여부를 구별해 낼 수 있게 돼 환자들의 맞춤형 치료가 가능해져 경제적 비용·시간을 절약할 수 있게 됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 김유식 교수 연구팀이 홍준식 서울대병원 혈액암센터 교수 연구팀과 함께 항암 화학치료에서 작용하는 주요 인자를 찾아냈다고 7일 밝혔다.

연구진이 유전 인자에 따라 효과 여부를 확인한 항암 치료 물질은 급성골수성백혈병과 골수이형성증후군에 쓰이는 화학 치료제 데시타빈이다. 데시타빈과 같은 DNA 탈메틸화제(DNA demethylating agent)는 DNA 복제과정에 참여하고 DNA상에 존재하는 메틸기(-CH₃)를 제거해 유전자 발현을 조절한다. 특히 암세포에는 일반 세포보다 많은 양의 DNA가 메틸화돼 있으며, 이는 DNA에서 RNA를 생성하는 전사 과정을 억제하는 역할을 한다.

그러나 DNA 탈메틸화제를 투여받은 환자 중 많은 수의 환자가 약물의 효과를 보지 못하지만 이를 투약 이전에는 확인할 수 없었다.

연구진은 DNA 탈메틸화제에 의해 조절되는 RNA 중 이중나선RNA(dsRNA)와 상호작용하는 다양한 dsRNA 결합 단백질을 분석한 결과 dsRNA와 직접 결합해 dsRNA의 안정성을 조절하는 단백질인 '스타우펜1(Staufen1)'이 데시타빈에 의한 세포 반응에 중요한 기능을 한다는 것을 최초로 규명했다. Staufen1의 발현이 억제된 세포에서는 dsRNA가 빠르게 제거돼 하위 면역반응이 일어나지 않았으며 암세포의 사멸도 관찰되지 않았다.

연구팀은 데시타빈 뿐만 아니라 아자시티딘(azacitidine)과 같은 DNA 탈메틸화제를 투여받은 급성골수성백혈병과 골수이형성증후군 환자 46명의 골수추출액에서 Staufen1 유전자의 발현 양상을 분석했고, 그 결과 약물의 효과를 보지 못한 환자에게서는 Staufen1의 발현이 유의미하게 감소해 있다는 것을 확인했다. Staufen1의 발현이 낮은 환자는 생존율(overall survival)과 무진행 생존율(progression-free survival)이 모두 낮아 환자의 예후가 좋지 않았다.

KAIST 생명화학공학과 김유식 교수는 “이번 연구에서는 단순 데시타빈 항암제의 작용 기전 규명을 넘어서 실제 데시타빈을 투여받은 환자의 검체에서도 그 효과를 검증했다”면서 “추후 이번에 찾은 유전자의 바이오마커화를 통해 데시타빈과 아자시티딘과 같은 DNA 탈메틸화제의 효과를 예측할 수 있어 효과적인 맞춤형 암 치료 전략을 마련하는데 유용할 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 지난 달 30일자로 게재됐다.