한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 대장암의 항암제 내성을 극복할 수 있는 새로운 병용치료 대상을 발굴하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.
 
최근 암세포의 특정 분자만을 표적으로 하는 표적항암제가 개발돼 부작용을 크게 줄이고 효과를 높일 수 있지만, 여전히 약물에 반응하는 환자가 매우 제한적이며 그나마 반응을 보이더라도 표적 항암치료 후 약물에 대한 내성이 생겨 암이 재발하는 문제를 안고 있다.
 
또 FDA 승인을 받은 대표적인 대장암 치료제인 세툭시맙(cetuximab)의 경우 약물 반응성을 예측하는 바이오마커로 KRAS 유전자 돌연변이의 유무가 활용되고 있는데 이 유전자 돌연변이가 없는 환자에게 처방을 권고하고 있다.

그러나 KRAS 돌연변이가 없는 환자도 세툭시맙 반응률은 절반 정도에 불과하고 기존 항암 화학요법 단독시행과 비교해도 평균 5개월의 수명을 연장하는 데 그치고 있는데 오히려 KRAS 돌연변이가 있는 환자에게서 반응성이 있는 경우가 보고되고 있다.
 
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 유전체 데이터 분석, 수학 모델링, 컴퓨터 시뮬레이션 분석과 암 세포주 실험을 융합한 시스템생물학 연구를 통해 세툭시맙 반응성에 대한 바이오마커로 다섯 개의 새로운 유전자(DUSP4, ETV5, GNB5, NT5E, PHLDA1)를 찾아냈다.
 
연구과정을 보면 대장암 치료의 한계를 극복하기 위해 유전체 데이터 분석, 수학모델링, 세포주 실험을 융합한 시스템생물학 연구를 수행했고, 암환자의 유전체 데이터를 분석하여 세툭시맙에 대한 저항성을 나타내는 유전자를 찾아냈다.
 
이를 억제할 경우 세툭시맙에 민감한 반응을 보일 수 있음을 암세포주 실험을 통해 검증했다.
 
이 연구결과에 의하면 수학모델링과 컴퓨터시뮬레이션을 통해 GNB5가 암세포 신호전달네트워크에 미치는 영향을 관찰했다.
 
또한 연구팀은 KRAS 유전자의 돌연변이가 존재하는 경우에도 GNB5를 억제하는 병용 처리를 통해 세툭시맙에 대한 반응성을 증대시킬 수 있음을 시뮬레이션 및 실험을 통해 제시했다.

조광현 교수는 “시스템생물학으로 암세포가 가지는 약제 내성의 원리를 밝히고, 내성 환자군에 대한 바이오마커 동정 및 내성 극복을 위한 병행치료 타겟 발굴을 통해 정밀의학을 실현할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다”고 말했다.
 
박상민 박사과정, 황채영 박사 등이 참여한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘유럽생화학회저널(FEBS Journal)’의 4월호 표지논문으로 게재됐다.
 
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 바이오의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.