KAIST, 인공지능 기반 한국인 대장암 3차원 게놈지도 최초 제작

정인경 교수팀, 서울대와 AI 기반 알고리즘 활용 공동 연구
암 특이적 3차원 게놈 변화로 종양유전자 활성화 기작 제시
환자 3차원 게놈지도 기반 약물반응 및 환자 예후예측 기여

[대전=뉴시스] 3차원 게놈지도 연구 모식도.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 인공지능에 기반한 한국인 대장암 환자 3차원 게놈지도가 작성됐다.

KAIST는 생명과학과 정인경 교수팀이 서울대학교 암연구소 김태유 교수팀과 함께 인공지능 기반 알고리즘을 활용, 한국인 대장암 환자의 3차원 게놈지도를 처음으로 제시했다고 24일 밝혔다.

또 이를 토대로 암 세포 특이적인 유전자 조절 기전을 확인하고 특정 종양유전자들이 과발현되는 현상을 규명했다.

공동연구팀은 이번에 정상세포에선 존재하지 않는 암세포 특이적 염색질 고리(chromatin loop) 구조가 유전자 발현 촉진인자인 인핸서와 종양유전자 사이의 상호작용을 형성해 과발현을 유도하는 인핸서 납치(enhancer-hijacking) 현상을 집중적으로 연구했다.

연구팀은 게놈간의 공간상 상호작용을 측정할 수 있는 대용량 염색체 구조 포착 Hi-C(High-throughput Chromosome Conformation Capture) 실험을 활용해 대장암 3차원 게놈 지도를 작성하고 대장암 특이적 3차원 게놈 변화를 환자 개개인별로 분석할 수 있는 인공지능 기반 알고리즘을 개발했다.

이를 통해 광범위한 규모의 3차원 게놈 구조 변화와 다양한 종양유전자의 활성화를 확인했다.

연구팀은 또 암 특이적 3차원 게놈 구조의 변화로 인한 종양유전자 활성기작을 명확히 제시하고 환자예후와 약물반응 등 임상적인 특성과의 연관성도 제시, 환자맞춤 치료에 기여할 수 있게 됐다.

연구팀은 AI 기반 알고리즘으로 환자 개인 종양조직으로부터 얻어진 복잡한 신호를 해석할 수 있어 환자 40명의 종양조직과 유사한 정상 대장조직을 사용해 3차원 게놈지도를 작성할 수 있었다고 설명했다.

특히 DNA 서열정보를 보여주는 전장유전체 지도는 다양한 인종에서 생산되고 있고 한국인의 전장유전체 지도도 개발됐으나 한국인 종양 조직에 대한 3차원 게놈지도는 이번 연구가 처음이다.

연구 결과는 국제 학술지 '셀 리포츠(Cell Reports, IF=9.995)'에 지난 13일자로 출판됐다.(논문명: Spatial and clonality-resolved 3D cancer genome alterations reveal enhancer-hijacking as a potential prognostic marker for colorectal cancer)

서울대 혈액종양내과 김태유 교수는 "이번 결과는 개별 암 환자들마다 서로 다르게 나타나는 종양 이질성을 이해하는 데 매우 중요한 요소가 될 수 있다"며 "환자 맞춤형 치료 연구의 시발점이 될 것"이라고 말했다.

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

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