320년 치 자연방사선이 돌연변이 14개 만든다… KAIST, 방사선 영향 첫 규명

KAIST·동남권원자력의학원·서울대 의대 공동연구진
안전하면서 효과적인 방사선 치료 기술 개발 위한 실마리 찾아

주영석 KAIST 의과학대학원 교수 연구진이 손태건 동남권원자력의학원 방사선생물연구팀장, 김경수 서울대 의과대학 교수, 장지현 서울대 의과대학 교수 연구진과의 공동 연구로 방사선이 인간과 생쥐의 정상 세포에서 만들어내는 DNA 돌연변이의 특성을 명확히 규명해 냈다./KAIST

국내 의과학 연구진이 방사선이 세포에 유발하는 돌연변이의 종류와 양에 대한 이해를 넓힐 실마리를 발견했다.

주영석 KAIST 의과학대학원 교수 연구진은 손태건 동남권원자력의학원 방사선생물연구팀장, 김경수 서울대 의과대학 교수, 장지현 서울대 의과대학 교수 연구진과의 공동 연구로 방사선이 인간과 생쥐의 정상 세포에서 만들어내는 DNA 돌연변이의 특성을 명확히 규명해 냈다고 15일 밝혔다.

암은 세계적으로 큰 건강 문제로 인식되고 있으며 암 치료에 대한 지속적인 연구와 기술 발전이 이뤄지고 있다. 암치료의 중요한 방법 중 하나인 방사선 치료는 암 조직을 효과적으로 파괴하거나 성장을 억제하는 데 중요한 역할을 하고 있으나 방사선이 실제로 우리의 세포에 유발하는 돌연변이의 종류와 양에 대한 이해는 아직 미흡한 상태였다.

연구진은 방사선이 인체에 미치는 영향을 종합적으로 이해하기 위해 생쥐와 사람의 위, 소장, 대장, 간, 유방, 폐, 췌장, 나팔관과 같은 장기에서 얻은 세포를 다양한 선량의 방사선에 노출시켰다. 이어 각각의 세포마다 유도된 돌연변이를 정밀하게 검출하기 위해 세포 하나하나를 오가노이드 세포 배양 기술을 응용해 증폭했다. 오가노이드는 실험실에서 생체 내 환경을 모방해 3차원으로 배양한 세포를 말한다. 이렇게 확보한 총 200개의 세포 유전체 서열에서 방사선 피폭량에 비례해 증가하는 돌연변이의 양과 패턴을 규명하는 데 성공했다.

이번 연구에서 1Gy(그레이, 방사선의 흡수선량을 나타내는 단위)의 방사선량은 세포마다 약 14개 내외의 돌연변이를 만들어내는 것으로 나타났다. 한국의 연간 평균 자연방사선 양이 3.08mSV(시버트)인 것을 고려하면 1Gy는 약 320년 동안 노출된 자연 방사선량에 해당한다. 방사선이 만들어내는 변이의 패턴은 다른 원인에 의한 돌연변이와는 달랐는데, 주로 짧은 염기 결손과 소수의 염색체의 역위, 전위, 다양한 복잡 구조변이들로 구성돼 있었다. 또 방사선은 서로 다른 세포 종류에도 모두 비슷한 정도의 돌연변이를 만들어 내는 것으로 밝혀졌다.

이번 연구는 방사선 연구 분야에서의 중요한 전환점으로 평가되고 있다. 주영석 교수는 “이번 연구를 통해 방사선이 분자 수준에서 세포에 미치는 영향을 명확하게 규명했다”며 “방사선이 인간 세포의 DNA를 얼마나, 어떻게 변화시키는지에 대한 첫 규명”이라고 설명했다. 손태건 팀장은 “이번 연구를 기반으로 앞으로도 초저선량과 초고선량 방사선이 인체에 미치는 영향을 연구할 것”이라며 “안전하면서도 효과적인 방사선 치료 기술을 발전시킬 것”이라고 덧붙였다. 김경수 교수와 장지현 교수 역시 “이번 연구를 통해 방사선이 인체 DNA에 미치는 영향에 대해 정확히 알 수 있는 도구를 가지게 된 것으로 생각한다”며 “이번 연구에 쓰인 연구 방법론으로 많은 후속 연구가 나올 수 있기를 기대한다” 고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘셀 지노믹스(Cell Genomics)’의 온라인판에 이달 14일(현지 시각) 발표됐다.

참고 자료

Cell Genomics(2024), DOI: https://doi.org/10.1016/j.xgen.2024.100499

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