국내 연구진이 항암 화학치료제 중 하나인 데시타빈(decitabine)의 인체 내 작용 메커니즘을 규명해 항암제 효과가 있는 환자와 없는 환자를 구별해 낼 수 있는 유전자 발굴에 성공했다.

이번 연구를 통해 개인 맞춤형 암 치료에 속도를 낼 수 있게 됐다.

KAIST는 생명화학공학과 김유식 교수와 서울대병원 혈액암센터 홍준식 교수 공동 연구팀이 급성골수성백혈병(Acute myeloid leukemia)과 골수이형성증후군(Myelodysplastic syndromes) 치료에 사용되는 항암 화학치료제의 주요 작용 인자를 찾아냈다고 7일 밝혔다.

KAIST 생명화학공학과 박사과정에 재학 중인 구용석 학생, 서울대병원 박주환 연구원, KAIST 조령은 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 `미국국립과학원회보(PNAS)'에 지난달 30일자로 게재됐다. (논문명:Noncanonical immune response to the inhibition of DNA methylation via stabilization of endogenous retrovirus dsRNAs).

연구진에 따르면 데시타빈에 의해 조절되는 RNA 중에는 '이중나선 RNA(dsRNA)'가 있다.

dsRNA는 바이러스에 감염된 세포에서 많이 생산되며 인간 세포는 바이러스에서 유래된 dsRNA를 외부물질로 인지해 면역반응을 일으킨다.

또한 인간의 선천성 면역반응 시스템은 바이러스에서 유래된 dsRNA가 아니라 체내에서 생성된 dsRNA 또는 외부물질로 오인, 비정상적인 면역반응을 일으킬 수 있다.

암 치료에서는 DNA 탈메틸화제 처리로 dsRNA의 발현량을 증가시키고 이는 dsRNA에 의한 면역 활성으로 이어져 암세포만의 세포사멸이 일어나게 된다.

연구팀은 이번에 DNA 탈메틸화제를 투여받은 환자 중 많은 수의 환자가 약물의 효과를 보지 못한다는 점에 착안해 dsRNA와 상호작용하는 다양한 dsRNA 결합 단백질을 분석하고 데시타빈에 의한 dsRNA 발현 증가, dsRNA에 의한 세포사멸을 조절하는 유전자를 연구했다.

연구 결과, dsRNA와 직접 결합해 dsRNA의 안정성을 조절하는 단백질인 '스타우펜1(Staufen1)'이 데시타빈에 의한 세포 반응에 중요한 기능을 한다는 것이 최초로 확인됐다.

Staufen1의 발현이 억제된 세포에서는 dsRNA가 빠르게 제거돼 하위 면역반응이 일어나지 않았으며 암세포의 사멸도 관찰되지 않았다.

또 연구팀은 데시타빈 뿐만 아니라 아자시티딘(azacitidine)과 같은 DNA 탈메틸화제를 투여받은 급성골수성백혈병과 골수이형성증후군 환자 46명의 골수추출액에서 Staufen1 유전자의 발현양상을 분석, 약물의 효과를 보지 못한 환자에게서 Staufen1의 발현이 감소한다는 사실도 확인했다.

이어 Staufen1의 발현이 낮은 환자는 생존율(overall survival)과 무진행 생존율(progression-free survival)이 모두 낮아 환자의 예후가 좋지 않다는 것도 찾아냈다.

KAIST 생명화학공학과 김유식 교수는 "이번 연구에서는 단순 데시타빈 항암제의 작용기전 규명을 넘어 실제 데시타빈을 투여받은 환자의 검체에서 그 효과를 검증했다"며 "이번에 찾은 유전자의 바이오마커화를 통해 데시타빈과 아자시티딘과 같은 DNA 탈메틸화제의 효과를 예측할 수 있게 돼 효과적인 맞춤형 암 치료전략을 마련하는데 유용할 것"이라고 말했다.

충청비즈  cbiz0419@naver.com

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