방사선 유발 DNA 돌연변이 정체 밝혔다…"방사선 치료 안전성 높여"

방사선 치료. 게티이미지뱅크 제공

국내 연구진이 방사선이 정상세포에서 만들어내는 돌연변이를 세계 최초로 명확히 규명했다. 안전하면서 효과적인 방사선 치료 기술로 이어질 것으로 기대된다.

KAIST는 주영석 의과학대학원 교수 연구팀이 참여한 국내 공동연구팀이 방사선이 인간 및 생쥐의 정상 세포에서 만들어내는 DNA 돌연변이의 특성을 확인했다고 15일 밝혔다.

암치료의 중요한 방법 중 하나인 방사선 치료는 암 조직을 효과적으로 파괴하거나 성장을 억제하는 데 중요한 역할을 한다. 하지만 방사선이 실제로 우리의 세포에 유발하는 돌연변이의 종류와 양에 대한 이해는 부족한 것으로 여겨진다. 

연구팀은 실험실에서 방사선을 조사하여 세포에 돌연변이를 유도한 후 방사선이 만들어낸 돌연변이를 유전체 서열분석 기술을 통해 분석했다. 이를 통해 방사선이 유발하는 DNA 돌연변이의 양과 패턴을 정밀하게 확인했다.

방사선이 정상세포에서 만들어내는 돌연변이 DNA를 규명한 연구 과정의 모식도. KAIST 제공

실험에선 위, 소장, 대장, 간장 등 생쥐와 사람의 다양한 장기에서 얻은 세포를 다양한 선량의 방사선에 노출했다. 각각의 세포마다 유도된 돌연변이를 정밀하게 검출하기 위해 세포 하나하나를 오가노이드 세포 배양 기술을 응용해 증폭했다. 총 200개의 세포 유전체 서열로부터 방사선 피폭 양에 비례해 증가하는 특정 패턴의 돌연변이들을 규명하는 데 성공했다.

분석 결과 1그레이(Gy‧방사선량 단위)의 방사선량은 매 세포마다 약 14개 내외의 돌연변이를 만들어내는 것으로 나타났다. 1그레이는 약 320년 동안 자연방사선에 노출되는 것과 맞먹는 양이다.

방사선이 만들어내는 변이의 패턴은 다른 원인에 의한 돌연변이와는 달랐다. 주로 짧은 염기 결손과 소수의 염색체 역위, 전위 및 다양한 복잡 구조변이들로 구성돼 있었다. 방사선은 서로 다른 세포 종류에도 모두 비슷한 정도의 돌연변이를 만들어 내는 것으로 밝혀졌다.

이번 연구를 이끈 주 교수는 "방사선이 분자 수준에서 세포에 미치는 영향을 명확하게 규명했다"며 "방사선이 우리 세포의 DNA를 얼마나, 어떻게 변화시키는지에 대한 첫 규명"이라고 설명했다. 

연구에 참여한 손태건 동남권원자력의학원 선임연구원은 "이번 연구를 기반으로 앞으로도 초저선량 및 초고선량 방사선이 인체에 미치는 영향을 연구할 것"이라며 "안전하면서도 효과적인 방사선 치료 기술을 발전시킬 것"이라고 말했다. 김경수, 장지현 서울대병원 교수는“이번 연구를 통해 방사선이 인체 DNA 에 미치는 영향에 대해 정확히 알 수 있는 도구를 가지게 된 것으로 생각한다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 '셀 지노믹스' 온라인판에 14일 게재됐다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]