염색체 밖 돌연변이 DNA, 악성 뇌종양 키운다

암세포 생기기 전부터 뇌종양 키우고 치료 방해
관련 변이 DNA 추적해 조기 진단·맞춤형 치료 가능

미국과 영국 공동 연구진이 염색체 밖을 떠도는 돌연변이 DNA(ecDNA)가 악성 뇌종양을 키운다는 사실을 처음으로 확인했다./성균관대

미국과 영국 과학자들이 염색체 밖을 떠도는 돌연변이 DNA(ecDNA)가 악성 뇌종양을 키운다는 사실을 처음으로 확인했다. 이번 발견은 뇌종양을 훨씬 더 이른 시기에 찾아내고 치료할 단서가 될 수 있다는 평가를 받았다.

영국 퀸메리대와 프랜시스 크릭 연구소, 미국 스탠퍼드대 연구진은 “ecDNA가 암세포가 만들어지기 전부터 나타나 종양을 빠르게 성장시키고 치료를 방해한다는 사실을 확인했다”며 8일(현지 시각) 학술지 ‘캔서 디스커버리(Cancer Discovery)’에 발표했다.

ecDNA는 염색체 밖에서 고리 모양으로 떠다니는 작은 DNA 조각으로, 암을 키우는 유전자를 함께 싣고 다니며 단시간에 수가 늘어난다. 이 때문에 종양이 더 빨리 자라고 치료도 방해한다. 악성 뇌종양인 교모세포종뿐 아니라 소아 신경모세포종, 성인 폐암·위암 등 다양한 암에서 발견돼 성인과 소아암 모두에서 중요한 역할을 한다.

아직까지 이런 ecDNA가 몸속에서 어떻게 작동하는지 확실하게 밝혀지지 않았다. 연구 자체가 어려웠기 때문이다. 영국 암연구재단(Cancer Research UK)과 미국 국립암연구소(NCI)가 공동 설립한 암 연구단체인 ‘암 그랜드 챌린지(Cancer Grand Challenges)’ 역시 ecDNA를 암 연구에서 가장 풀기 어려운 과제로 꼽아왔다. 이번 연구도 이 단체의 지원으로 진행됐다.

연구진은 환자의 유전체와 영상 데이터를 정밀 분석한 결과, 대부분의 ecDNA가 강력한 암 유전자인 ‘상피세포 성장인자 수용체(EGFR)’를 포함하고 있는 사실을 확인했다. 일부 환자에서는 암세포가 형성되기 전부터 EGFR 변이가 나타나, 종양을 더욱 공격적으로 만들었다.

EGFR은 뇌세포에서 세포 성장과 분열을 촉진하는 역할을 한다. ecDNA 안에서 증폭되면 교모세포종과 같은 악성 뇌종양을 빠르게 키우고 치료에 대한 저항성을 높이는 것으로 나타났다.

EGFR은 특히 뇌세포에서 세포 성장과 분열을 촉진하는 역할을 하는데, ecDNA 안에서 증폭될 경우 교모세포종과 같은 악성 뇌종양을 빠르게 키우고 치료에 대한 저항성을 높이는 것으로 나타났다.

연구 책임자인 벤자민 베르너(Benjamin Werner) 퀸메리대 박사는 “우리는 종양 주변 여러 지점을 분석해 마치 고고학 발굴을 하듯 암의 진화 과정을 재구성했다”며 “수백만 가지 시뮬레이션(모의실험)을 통해 ecDNA가 언제, 어떻게 나타나 종양을 공격적으로 만드는지 그 기원을 추적했다”고 말했다.

연구진은 ecDNA가 한 번에 여러 암 유전자를 담고 있어, 환자별 ecDNA 특징에 맞춘 맞춤형 치료 전략이 필요하다고 설명했다. 특히 EGFR ecDNA가 처음 나타나고, 더 위험한 변이가 생기기 전까지의 짧은 시간 동안 치료에 개입하면 암 진행을 막을 수 있을 것으로 기대했다. 베르너 박사는 또 “앞으로 혈액검사 같은 방법으로 초기 ecDNA 변이를 잡아낼 수 있다면, 암이 더 위험해지기 전에 치료에 나설 수 있을 것”이라고 했다.

프랜시스 크릭 연구소의 찰리 스완튼(Charlie Swanton) 교수는 “이번 연구는 ecDNA가 떠돌아다니는 단순한 부산물이 아니라 교모세포종을 키우는 강력한 존재라는 것을 보여준다”며 “ecDNA의 발생 과정을 추적하면, 진단과 치료 모두에서 새로운 전기를 마련할 수 있을 것”이라고 했다.

연구진은 앞으로 다양한 치료법이 교모세포종 내 ecDNA의 수와 유형에 어떤 영향을 미치는지 추가로 규명하겠다고 밝혔다.

Cancer Discovery(2025), DOI: www.doi.org/10.1158/2159-8290.CD-24-1555

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