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대장암 유발 돌연변이 유전자 네트워크 원리 규명

조광현 KAIST 교수팀, 임계전이 현상 밝혀내
새로운 항암제 표적 발굴 기여 기대···'네이처 커뮤니케이션즈' 게재 
유전자 돌연변이의 영향력 전파에 의한 거대 클러스터의 형성.<자료=KAIST 제공>유전자 돌연변이의 영향력 전파에 의한 거대 클러스터의 형성.<자료=KAIST 제공>

KAIST(총장 신성철)는 조광현 바이오및공학과 교수 연구팀이 대장암이 발병하는 과정에서 생기는 유전자 네트워크의 원리를 규명했다고 7일 밝혔다. 

연구팀은 대장암 환자의 대규모 유전체 데이터를 이용해 유전자 상호작용 네트워크에서 나타나는 다중 돌연변이의 협력적 효과에 대한 수학모형을 구축했다. 

이는 국제 암유전체컨소시엄에서 발표한 전암 유전체데이터베이스(TCGA)를 토대로 구축한 것으로, 유전자 네트워크에서 나타나는 돌연변이의 영향력을 정량화하고 이를 이용해 대장암 환자 군을 임상 특징에 따라 군집화했다.

또 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 암 발생 과정에서 나타나는 임계전이(critical transition) 현상을 밝혀내 숨겨진 유전자 네트워크의 원리를 규명했다.

연구팀은 시스템생물학 기반의 연구방법을 이용해 확인한 결과 기존의 대장암에서 잘 알려진 암 유발 유전자 돌연변이의 발생 순서를 따르는 경우에 임계전이 현상을 보임을 발견했다.

이번에 개발한 수학모형을 활용하면 암환자에게 발생하는 다수 유전자 돌연변이의 영향을 가장 효과적으로 저해할 수 있는 새로운 항암 표적 약물이 개발될 것으로 기대된다. 

주요 암 유발 유전자 뿐 아니라 돌연변이의 영향을 받는 다른 모든 유전자들을 대상으로 종합적으로 평가해 효과적인 약물 표적을 찾아낼 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 

조 교수는 "지금껏 다수 유전자들의 돌연변이가 암 발생에 어떻게 기여하는지 밝혀진 바가 없었다"며 "시스템생물학으로 암세포의 발달과정에서 유전자 네트워크의 원리를 최초로 밝힘으로써 새로운 차원의 항암제 표적을 발굴할 수 있는 가능성을 제시했다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 바이오의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 지난 2일자 온라인 판에 실렸다. 

암발생 과정에서 돌연변이 협력효과의 임계전이 현상. <자료=KAIST 제공>암발생 과정에서 돌연변이 협력효과의 임계전이 현상. <자료=KAIST 제공>
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