일반적으로 암 치료에서 항암제 치료 효과를 잃는 주된 원인 중 하나로 '항암제에 대한 암세포 내성'이 큰 걸림돌로 꼽힌다. 이를 극복하기 위해 기존 연구에서는 내성 암세포를 제거할 수 있는 새로운 표적을 찾는 방식이 주를 이뤘지만, 오히려 더 강한 내성을 유도할 수 있다는 한계가 지적돼 왔다. 이에 KAIST 연구진...
일반적으로 암 치료에서 항암제 치료 효과를 잃는 주된 원인 중 하나로 '항암제에 대한 암세포 내성'이 큰 걸림돌로 꼽힌다. 이를 극복하기 위해 기존 연구에서는 내성 암세포를 제거할 수 있는 새로운 표적을 찾는 방식이 주를 이뤘지만, 오히려 더 강한 내성을 유도할 수 있다는 한계가 지적돼 왔다.KAIST는 7일"인체 대사를 시뮬레이션할 수 있는 컴퓨터 모델인 대사 네트워크 모델을 활용해, 항암제에 내성을 가진 유방암 세포를 약물에 민감화시킬 수 있는 새로운 약물 표적을 예측하는 컴퓨터 기반 방법론을 개발했다"면서"이 기술은 다양한 암 치료뿐 아니라 아직까지 치료제가 없는 당뇨병 등 난치성 대사 질환에도 활용될 수 있어 주목된다"고 밝혔다.
AD KAIST에 따르면, 생명화학공학과 김현욱 교수와 김유식 교수 연구팀은 암세포의 대사 변형을 약물 내성 형성에 관여하는 주요한 특징으로 주목했다. 그리고 항암제 내성 유방암 세포의 대사를 조절해 약물 반응성을 높일 유전자 표적을 예측하는 '대사 네트워크 모델' 기반 방법론을 개발했다. 연구진은"먼저 독소루비신과 파클리탁셀에 각각 내성을 지닌 MCF7 유방암 세포주에서 얻은 단백체 데이터를 통합해 세포별 대사 네트워크 모델을 구축했다"면서"모든 대사 유전자에 대해서 유전자 낙아웃 시뮬레이션을 수행하고, 그 결과를 분석했다"고 설명했다.연구진은"독소루비신 내성 세포에서는 GOT1 유전자를, 파클리탁셀 내성 세포에서는 GPI 유전자를 선별했으며, 두 약물 공통으로는 SLC1A5 유전자를 표적으로 선별했다"며"예측하여 선별한 유전자를 실제로 억제해 본 결과 내성 암세포가 항암제에 다시 반응하게 됨을 실험적으로 검증했다"고 부연했다.김유식 교수는"세포 대사는 감염병, 퇴행성 질환 등 다양한 난치성 질환에서 중요한 역할을 한다"면서"이번에 개발된 대사 조절 스위치 예측 기술은 약물 내성 유방암 치료를 넘어, 치료제가 없는 다양한 대사 질환에도 적용될 수 있는 기반 기술이 될 것"이라고 자평했다. 연구를 총괄한 김현욱 교수는 이날 와의 통화에서"독소루비신이나 파클리탁셀이 기존에 잘 알려진 항암제인데, 이런 것들에 대한 내성이 많이 생긴다"면서"기존 항암제들을 어떻게 하면 효과를 최대한으로 극대화시킬 수 있을지에 대한 연구를 진행했다"고 소개했다. 이어 그는"암세포들도 결국 살아 있는 개체인데, 완전히 없애기보다는 '어떻게 하면 암세포 안에서 일어난 일들을 정상화시켜서 다시 기존에 잘 알려진 항암제들에 더 민감하게 반응하게끔 우리가 변경시킬 수 있을까' 를 고민했다"고 덧붙였다. 그러면서 김 교수는"이번 연구의 가장 큰 의의는 컴퓨터 시뮬레이션만과 최소한의 실험 데이터만으로 내성 암세포를 다시 약물에 반응하게 만들 수 있는 핵심 유전자를 정밀하게 예측할 수 있다는 점"이라면서"앞으로 다양한 암종과 대사 관련 난치성 질환의 새로운 치료 표적 발굴에도 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 강조했다. 또한"기존 항암제는 세포를 죽이는 것이었다"면서" 많은 경우에서 세포를 죽이기보다는, 정상 세포 대비 비정상인 암세포들의 수많은 대사 작용들이 일어나는 것들을 어떻게 좀 정상화시킬 수 있을지, 또는 어떠한 효소를 건드려야 암세포의 대사가 다시 정상화되는지를 저희들이 시뮬레이션으로 예측할 수 있는 기술을 개발한 것"이라고 말했다. 이번 연구가 현재 의학계의 암 치료에 실제 적용되는 시점에 대해"당연히 시간이 걸릴 것"이라고 했다. 이어" 어떤 특정 효소를 건드린다고 했을 때 약물 표적이 될 것이고, 민감한 표적을 사용해 표적을 억제하는데 가능한 여러 가지 방법들이 있다"면서"저희는 아직 승인 받지 않은 화합물 저해제를 사용했고, 그래서 실험이 아직 연구 단계다 보니 그런 부분에서 해결이 된다면 당연히 의료 현장에서도 생각해 볼 수 있다"고 제시했다. 덧붙여 김 교수는" 암세포 내 효소를 억제할 때 이미 승인된 약물들도 있겠지만, 아직 테스트는 못 해봤다"면서"이미 의료 현장에서 쓰이는 약물이 있을 경우 저희가 예측한 효소 표적에 대해 직접 시도는 해볼 수 있을 것"이라고 전했다. 한편, KAIST 생명화학공학과 임진아 박사과정생과 정해덕 박사과정생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국전자통신연구원 및 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 생명과학·물리·공학·사회과학 등 다양한 분야의 최고 수준 연구를 다루는 다학제 국제 학술지인 에 6월 25일자 온라인에 게재됐다.
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