▲ 동물실험을 통해 뇌실하영역이 발암의 시발점임을 증명한 사진. 쥐의 뇌실하영역에서 시작된 돌연변이 세포(붉은색)가 다른 뇌 영역으로 이동해서 큰 종양을 만들고 있다. 이를 통해 인간 교모세포종에서 발견한 뇌실하영역이 발암의 시발점임이 증명됐다..

국내 연구진이 악성 뇌종양 발생의 근본적 원인을 밝혀냈다.

KAIST는 의과학대학원 이정호 교수 연구팀이 연세대 세브란스병원 신경외과 강석구 교수와 공동 연구를 통해 악성 뇌종양인 교모세포종 돌연변이 발생이 암 부위가 아닌 암에서 멀리 떨어진 뇌실하영역에서 발생한다는 사실을 규명했다고 2일 밝혔다.

이는 교모세포종 발병의 원인이 암 발생 부위일 것이라는 기존의 학설을 뒤집는 연구결과로 악성도가 가장 높은 종양인 교모세포종의 치료법 개발에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.

또 그동안 암 조직만을 대상으로 이뤄진 암 연구가 암의 기원이 되는 조직에 대한 연구로 발전, 교모세포종 뿐 아니라 다른 암에 대해서도 치료의 실마리를 찾을 수 있는 기반이 될 것으로 보인다.

KAIST 의과학대학원 졸업생 이주호 박사가 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’ 8월 1일자 온라인 판에 게재됐다. 논문명은 'Human glioblastoma arises from subventricular zone cells with low-level driver mutations'다.

연구진에 따르면 교모세포종은 가장 예후가 좋지 않은 종양으로 수술을 받더라도 재발 가능성이 매우 높고 수술만으로 치료가 불가능해 항암치료, 방사선치료, 표적항암제 등을 병행하지만 아직 치료법이 명확치 않다.

이정호 교수 연구팀은 교모세포종이 수술 이후에도 재발률이 높다는 점에서 원인이 다른 곳에 있을 것이라고 판단, 암 발생 부위가 아닌 종양과 떨어져 있는 뇌실하영역이라는 곳에 주목했다.

이 교수는 "교모세포종은 종양을 떼어내도 1~2년 후에 재발률이 높다"며 "암은 돌연변이인데 돌연변이가 발생하는 곳이 종양이 아닌 다른 부위라고 생각했고 그 곳이 바로 뇌실하영역(SVZ)이라는 사실을 밝혀냈다"고 말했다.

▲ 교모세포종의 발암이 시작을 불꽃놀이에 비유한 그림. 암의 발생이 암이 존재하는 부위가 아니라 멀리 떨어져 있는 뇌실하영역에서 시작함을 보여 주는 그림으로 불꽃 하나 하나가 무수히 셀수 없는 암세포라면 근원은 불꽃을 발사하는 대포에서 시작된다는 것을 묘사하고 있다.

이어 연구팀은 2013년부터 2017년 사이에 수술을 한 뇌종양 환자 28명을 대상으로 종양조직 외에 수술 중 제거되는 종양조직, 정상조직, 뇌실주변의 조직 3가지를 조합해 분석했다.

딥 시퀀싱, 단일세포시퀀싱 등을 통해 연구팀은 교모세포종의 시작이 뇌실하영역에서 발생한 낮은 빈도의 종양을 유발하는 돌연변이에 의한 것임을 밝혀냈다.

또 유전자 편집 동물 모델을 통해 뇌실하영역에서 돌연변이가 생기면 이 돌연변이를 가진 세포가 뇌실하영역을 떠나 뇌의 다른 부위로 이동해 교모세포종이 되는 사실도 확인했다.

이에 대해 이 교수는 "돌연변이 세포가 마치 불꽃놀이처럼 곳곳으로 퍼진 뒤 시간이 지나며 다른 부위에서 종양으로 진화하는 것"이라고 설명했다.

연구팀은 KAIST 교원창업(소바젠)을 통해 이번 연구결과를 바탕으로 뇌실하영역의 세포가 교모세포종으로 진화되는 과정을 막기 위한 치료약 개발에 나설 예정이다.

1저자인 이주호 박사는 "암 중 예후가 가장 좋지 않은 교모세포종에 대한 발암의 비밀을 국내 연구진이 풀어냈다는 것에 큰 의미가 있다”며 “악성 뇌종양의 연구와 치료의 획기적 전환점을 최초로 증명하고 제시한 것이다”고 말했다.

이정호 교수는 “교모세포종의 원인을 파악하고 동물 모델 제작까지 성공했다"며 "환자에게서 찾은 것을 동물에 그대로 반영했기 때문에 향후 임상까지 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

이에 앞서 이정호 교수 연구팀은 후천성 뇌 돌연변이에 의한 난치성 뇌전증의 원리와 치료법을 최초로 규명한 바 있다.

이를 토대로 글로벌 제약회사와 함께 난치성 뇌질환 진단 및 치료법 개발을 주도하고 있으며 한국인 처음으로 난치성 뇌전증의 유전 병리학적 진단 기준을 세우는 세계 뇌전증학회 핵심 위원으로 참여해 국제 기준을 제정 중이다.

신성우  sungwoo2010@hanmail.net

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