맞춤형 대장암 치료 길 열까…한국인 대장암 3D 게놈지도 첫 완성

3차원 게놈지도. KAIST 제공

최대 규모의 한국인 대장암 환자 3차원 게놈 지도가 처음으로 제시됐다. 

한국과학기술원(KAIST)은 정인경 KAIST 생명과학과 교수 연구팀이 김태유 서울대 암연구소 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 한국인 대장암 환자의 3차원 게놈 지도를 최초로 제시했으며 연구 결과를 국제 학술지 '셀 리포츠'에 13일 발표했다고 밝혔다.

연구팀은 인공지능(AI) 기반 알고리즘을 활용했다. 기존 1차원적 게놈 서열 분석에 기반한 암 유전체 연구는 종양유전자의 과발현 메커니즘을 설명하기에 한계가 있었다. 

연구팀은 게놈간의 공간 상 상호작용을 측정할 수 있는 대용량 염색체 구조 포착 Hi-C 실험 기법을 활용했다. Hi-C는 서로 멀리 떨어져 있는 게놈 간의 상호작용을 측정할 수 있는 기법으로, 3차원 공간에 게놈이 어떻게 배열되는지 분석할 수 있다.

게놈은 핵 안에서 무작위로 배치되는 게 아니라 특정한 구조를 이루는데, 이 구조를 분석하면 유전자가 정확히 어떻게 발현되는지 알 수 있다. 

연구팀은 이를 통해 대장암 3차원 게놈 지도를 작성하고, 대장암의 특이적 3차원 게놈 변화를 환자 개개인별로 분석할 수 있는 AI 기반 알고리즘을 개발했다. 그 결과 광범위한 규모의 3차원 게놈 구조 변화 및 이로 인한 종양 유전자의 활성화를 확인할 수 있었다.

이처럼 AI에 기반해 대규모로 환자의 종양 조직, 종양과 인접한 정상 대장의 조직을 사용해 3차원 게놈 지도를 작성한 것은 이번이 처음이다. 특히 이번 연구에서는 한국인의 종양 조직에 대한 3차원 게놈 지도가 최초로 제시됐다.

연구팀은 이번 연구를 통해 암 특이적 3차원 게놈 구조의 변화로 인해 종양유전자가 활성화되는 메커니즘을 명확히 규명했다. 환자의 예후와 약물 반응 등 임상적인 특성과의 연관성까지 제시해, 향후 환자 맞춤 치료 원천 기술을 확보하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 

KAIST 생명과학과 정인경 교수는 "기존의 점돌연변이나 유전체 변이만으로는 설명이 어려운 암 유전체를 3차원 게놈 구조 관점에서 재해독하고 신규 암 타겟을 발굴할 수 있는 수 있는 새로운 접근법을 제시했다"라고 밝혔다.

정인경 KAIST 생명과학과 교수. KAIST 제공

[박건희 기자 wissen@donga.com]