시공간적 유전체 분석 및 약물스크리닝 적용, 맞춤치료의 임상 효과성 입증
국내 연구진이 뇌종양 유전체의 시공간적 구조 분석을 통해 최적의 표적치료 전략을 제시했다.
이번 연구는 보건복지부(선도형 특성화연구사업)의 지원을 받아 삼성서울병원 난치암연구사업단 남도현 교수팀이 미국 콜롬비아대학 라울 라바단 교수팀과의 협력하여, - 의료영상 및 유전체 등 다차원의 데이터를 융합한 시공간적 진화 모델 구축 및 첨단 수학적 모델링 기법을 적용한 맞춤치료 전략을 실제 환자에게 검증하여 얻은 성과이다.
연구팀은 뇌종양 중 치료가 힘든 악성뇌종양인 교모세포종의 치료법 개발을 위해 종양 내 다부위 검체 및 원발암-재발암 짝 종양의 유전체 다차원 데이터를 융합 분석하여 종양의 시공간적 진화 패턴을 규명했다.
▲ 뇌종양의 시공간적 유전체 구조 분석. <자료=보건복지부>
연구팀은 국내 52명의 교모세포종 환자로부터 127건의 다부위 및 원발암-재발암 짝 유전체 구조 및 약물반응성을 분석했다. 그 결과, 서로 근접한 부위에서 채취한 조직들 또는 원발암과 근거리에서 재발한 종양의 경우 매우 유사한 유전체 발현 및 변이 양상을 보이지만 서로 떨어져 있는 종양으로부터 획득하거나 원발암과 원거리에서 재발한 종양의 경우 상대적으로 상이한 유전체 발현 및 변이 양상이 나타나는 것을 발견하였다.
▲ 단일세포 전사체 분석을 통한 다부위 종양의 특성 규명.
연구팀은 이를 통해 의료영상 및 유전체 등을 융합한 데이터 기반의 첨단 수학적 모델링 기법을 활용하여 종양의 시공간적 유전체 진화 모델을 체계화했다. 또한 PIK3CA 유전자의 돌연변이가 공간적으로 멀리 떨어져 있는 두 종양의 발생에 공통적으로 관련이 있음을 규명하고, 이를 표적으로 하는 PI3K 억제 약물의 임상 적용 가능성을 환자의 세포에서 확인하였다.
이는 종양 발생 및 진화 초기와 관련되어 있는 원인 유전체 변이를 선별하여 이를 타겟으로 하는 표적 치료를 실제 환자에게 적용함으로써 정밀의료 실현 기반을 마련한 것으로 평가받고 있다. 뇌종양 환자에게 최적의 표적 치료법을 결정할 수 있는 전략을 제시함으로써 암정밀의료의 실현을 앞당길 수 있는 성과로 평가받고 있다.
▲ 뇌종양 치료 표적 발굴 및 방향 제시 (PIK3CA 유전자)
이번 연구결과는 세계 최고 학술지 중 하나인 ‘네이처 제네틱스 (Nature Genetics)’에 게재될 예정(2017.4.1)이다.
난치암연구사업단의 남도현 교수는 "세계 최고 권위의 학술지에 게재함으로써 국제적으로 인정받은 그 동안의 성과를 개인 유전체 정보 기반 정밀의료에 적용함으로써 난치암 환자의 치료에 기여할 수 있기를 소망한다.”고 밝혔다.