대장암 가역 치료 길 열리나…KAIST 연구팀 원천기술 개발조광현 교수팀, 암세포 운명 바꾸는 ‘임계 전이 순간 포착’
  • ▲ KAIST 연구진 사진(좌측부터 정서윤 박사과정생, 조광현 교수(아래), 신공관 박사, 공정렬 박사).ⓒKAIST
    ▲ KAIST 연구진 사진(좌측부터 정서윤 박사과정생, 조광현 교수(아래), 신공관 박사, 공정렬 박사).ⓒKAIST
    KAIST(총장 이광형) 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 정상세포가 암세포로 변화되는 순간의 임계 전이(臨界轉移, critical transition) 현상을 포착하고, 이를 분석해 암세포를 다시 정상세포로 되돌릴 수 있는 분자 스위치를 발굴하는 기술 개발에 성공했다.

    5일 KAIST에 따르면, 임계 전이란 물이 섭씨 100도에서 증기로 변하는 것처럼 특정 시점에 갑작스러운 상태 변화가 일어나는 현상을 뜻한다. 

    연구팀은 암 발생 과정에서 정상세포가 암세포로 전환되기 직전, 정상세포와 암세포가 공존하는 불안정한 임계 전이 상태가 존재함을 발견했다. 이를 시스템생물학 방법으로 분석해 암화 과정을 역전시킬 수 있는 암 가역화 분자 스위치를 찾아냈으며, 이를 대장암세포에 적용해 정상세포의 특징을 회복할 수 있음을 분자세포실험을 통해 확인했다.

    특히 연구팀은 단일세포 유전자 발현 데이터를 바탕으로 암 발생의 임계 전이를 관장하는 유전자 네트워크의 컴퓨터 모델을 자동 추론하고, 이를 시뮬레이션 분석해 암 가역화 분자스위치를 체계적으로 찾아내는 원천기술을 개발했다. 이 기술은 향후 다른 암종의 가역 치료제 개발에도 응용될 가능성이 크다.

    조광현 교수는 “정상세포가 되돌릴 수 없는 암세포 상태로 변화되기 직전의 임계 전이 순간을 포착해 암세포의 운명을 다시 정상세포 상태로 되돌릴 수 있는 분자스위치를 발굴해 낸 것”이라고 설명했다. 

    이어 “특히 이번 연구에서는 그동안 수수께끼로 여겨졌던 암 발생 과정 이면의 세포 내 변화가 유전자 네트워크 차원에서 어떻게 일어나는지를 상세히 밝혀냈다”며 “암세포의 운명을 다시 정상세포로 되돌릴 수 있는 중요한 단서가 바로 이러한 변화의 순간에 숨어있다는 것을 처음으로 규명한 연구”라고 강조했다.

    이번 연구는 신동관 박사(現 국립암센터), 공정렬 박사, 정서윤 박사과정 학생 등이 참여했으며, 서울대학교 연구팀이 대장암 환자 오가노이드를 제공해 진행됐다. 

    연구 결과는 와일리(Wiley)에서 출간하는 국제저널 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 1월 22일 자 온라인판에 게재됐다.