KAIST 바이오및뇌공학과

김주희 바이오및뇌공학과 박사과정생, 공정렬 박사, 조광현 교수, 이춘경 박사과정생, 김훈민 박사과정생 /사진=KAIST

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암세포를 죽이는 대신 정상세포의 상태로 되돌려 암을 치료하는 신기술이 한국에서 나왔다.

KAIST(카이스트)는 조광현 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 대장암세포를 죽이지 않고 상태만을 변화시켜 정상 대장 세포와 유사한 상태로 되돌리는 원천기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'에 11일 온라인판으로 공개됐다.

암 치료는 일반적으로 암세포를 사멸하는 방식으로 이뤄진다. 하지만 약물로 인해 정상세포까지 손상되거나, 암세포에 내성이 생겨 암이 재발할 가능성도 배제할 수 없다.

연구팀은 암세포를 죽이지 않고 정상세포로 변화시키는 새로운 개념의 치료 방식을 제안했다. 이를 '암 가역(可逆) 치료'라고 한다. 말 그대로 한번 상태가 바뀐 물질을 다시 원상태로 돌릴 수 있다는 뜻이다.

가역 치료의 핵심은 정상세포가 어떤 과정을 거쳐 암세포로 분화하는지, 그 궤적을 이해하고 제어하는 데 있다. 세포의 복잡한 분자 조절 관계 탓에 지금까지는 이를 체계화하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 정상세포가 암세포로 변할 땐 정상적인 세포분화 궤적을 역행한다는 관찰 결과에 주목했다. 이를 기반으로 정상세포의 분화 궤적을 가상에서 시뮬레이션할 수 있는 디지털트윈 기술을 개발했다. 디지털트윈은 물리적 세계와 똑같은 환경을 가상 세계에 구현해 모의 시험하는 기술이다.

연구팀은 시뮬레이션 분석 결과를 토대로 정상세포의 분화를 유도하는 '마스터 분자 스위치'를 찾았다. 마스터 분자 스위치는 암세포가 분화 궤적을 역행하는 것을 억제하는 최상위 조절자다.

실제 이를 분자세포 실험과 동물실험을 통해 대장암세포에 적용한 결과, 대장암세포가 정상세포로 돌아왔다. 이처럼 암세포의 가역화를 유도해 치료 기전을 발굴한 건 이번 연구가 최초다.

연구팀은 "우연한 현상적 발견에 의존해 암세포를 정상세포로 돌리는 게 아니라, 암세포 유전자 네트워크의 디지털 트윈을 제작해 체계적으로 접근할 수 있음을 보여준 원천기술"이라고 의의를 밝혔다. 또 이를 다양한 암종에 응용해 암 치료제를 개발할 수 있을 것으로 내다봤다.

이번 연구에는 공정렬 KAIST 박사, 이춘경 박사과정생, 김훈민 박사과정생, 김주희 박사과정생이 참여했다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 통해 수행됐다.

연구 성과는 조광현 교수가 창업한 바이오 벤처 '바이오리버트'에서 실제 암 치료제 개발에 활용할 예정이다.

박건희 기자 wissen@mt.co.kr

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