KAIST(총장 신성철)는 조광현 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 시스템생물학 연구를 통해 대장암세포를 정상 세포로 되돌리는 초기 원천기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 조 교수는 생명과학과 시스템과학이 융합된 시스템 생물학 분야를 선도하며 암을 정복하기 위한 다양한 연구를 진행 중이다.

현재까지 항암 치료 과정에선 신체 내 정상 세포까지 사멸시켜 면역력 저하 등의 부작용을 일으킨다. 게다가 암세포는 항암제에 내성을 지녀 약물에 저항성을 지니는 암세포로 진화하게 된다. 현재의 항암 치료는 증식하는 암세포를 없애기 위해 더 많은 정상 세포가 죽게 되는 한계를 지닌다.

이를 극복하기 위해 암세포만을 골라 없애는 표적 항암 요법과 몸의 면역시스템을 활용한 면역 항암 요법에 대한 연구가 활발하다. 하지만 적용 대상이 제한적이고, 장기 치료 시 내성이 생기는 문제가 보고되고 있다.

조 교수 연구팀은 분자세포실험을 통해 대장암세포를 정상 세포로 변환할 수 있는 핵심조절인자를 탐구했다. 그 결과 다섯 개의 핵심 전사인자(CDX2, ELF3, HNF4G, PPARG, VDR)와 이들의 전사 활성도를 억제하는 후성유전학적 조절인자인 SETDB1을 발견했다. 

전사인자는 유전자 발현을 조절하는 단백질이다. 유전자 발현 정도에 따라 세포의 상태가 변한다. 암세포, 정상세포의 특징이 다른 건 유전자 발현 정도가 달라서다.  

연구팀은 대장암세포에서 SETDB1을 억제했을 때 세포가 분열을 중지하고 정상 대장 세포의 유전자 발현 패턴을 회복하는 과정을 확인했다. 후성유전학적 조절인자인 SETDB1을 조절함으로써 암세포를 정상 세포로 되돌릴 수 있다는 의미다. 

연구팀은 분자세포실험을 통해 대장암세포에서 SETDB1을 억제했을 때 유의미한 변화를 관찰했다. 대장암세포가 유전자 돌연변이를 가지고 있음에도 불구하고 정상 대장 세포의 유전자 발현 패턴을 회복하고 세포 분열을 중지시키는 결과를 증명했다. 

조 교수 연구팀은 서울삼성병원과의 협업을 통해 SETDB1이 높게 발현되는 대장암세포를 가진 환자들에게 더 안 좋은 예후가 나타남을 확인했다. 환자 유래 대장암 오가노이드(3차원으로 배양한 장기유사체)에서 SETDB1의 발현을 억제했을 때 다시 정상 세포와 같은 형태로 변화함을 관찰했다.

이번 연구는 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 바이오의료기술개발사업, KAIST Grand Challenge 30 사업의 지원으로 수행됐다. 이번 연구결과는 미국암학회(AACR)에서 출간하는 국제저널 '분자암연구'(Molecular Cancer Research) 1월 2일 자 표지논문으로 게재됐다.