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핵심내용

후두암 환자, 방사선 치료효율 높아진다

- 방사선 치료 내성 예측 분자진단 기술 개발 -

□ 미래창조과학부(장관 최양희)는 방사선을 쪼여도 잘 죽지 않는 후두암의 방사선 치료효율을 높일 수 있도록 치료효과를 미리 예측할 수 있는 분자진단* 기술을 개발했다고 밝혔다.

* 분자진단 : 기존 현미경 수준의 단순 세포진단은 방사선 치료에 내성을 갖는 환자를 진단할 수 없어, 최근 분자수준에서 정확하게 치료효과를 예측할 수 있는 분자진단 기술이 많이 연구되고 있음

□ 후두암은 흡연자에게서 많이 발생하는 암으로 후두의 발성기능 보호를 위해 방사선 치료가 주로 시행되며, 일부 환자들의 경우 방사선 치료가 잘 듣지 않아 치료효과에 한계가 있어 왔다.

□ 한국원자력의학원(원장 조철구) 김재성 박사팀은 종양 발생과 관련이 있는 특정 결합 단백질(ERp57*-STAT3**)이 후두암 환자 암세포에 많이 나타나 있으면 방사선에 대한 내성이 강하다는 것을 규명하였다.

○ 연구팀은 ‘소포체 스트레스 단백질(ERp57)’이 방사선 치료 시 내성에 관여하는 ‘암핵심 전사인자 단백질(STAT3)’의 활성을 증가시켜 암치료 효율을 떨어뜨린다는 사실을 밝혔다.

* 소포체 스트레스 단백질(ERp57): 외부 스트레스 자극에 반응하는 단백질로서 종양발생과 관련 있는 것으로 추정됨

** 암핵심 전사인자 단백질(STAT3) : 암세포 형성에 핵심이 되는 단백질로서 항암치료 시 내성을 증가시킴

□ 연구팀은 이 과정에서 ‘단백질 중합효소 연쇄반응 기법(단백질 PCR기법)’이라는 새로운 방법을 활용하여 간편하게 후두암 환자 암세포에서 종양 발생과 관련이 있는 특정결합 단백질(ERp57-STAT3)의 발현을 확인할 수 있는 기술을 개발했다.

○ ‘단백질 중합효소 연쇄반응 기법(단백질 PCR기법)’은 항원과 반응하면 붉은 색을 띠도록 항체 단백질을 특수처리*하여 종양 발생과 관련이 있는 특정결합 항원 단백질(ERp57-STAT3)의 존재여부를 시각적으로 쉽게 확인할 수 있는 기법이다.

* 특수처리 : 항원인 ERp57-STAT3 단백질과의 반응을 쉽게 알아보기 위해 항체에 인공적으로 제작된 DNA(ERp57-STAT3 단백질과 반응 시 붉은 발색)를 첨부한 것임

※ 항원항체 반응 : 항체가 결합부위에 적합한 구조를 가진 항원과만 결합하는 특이성

○ 실제로, 연구진은 후두암 환자군(106사례)에 대해 ‘단백질 중합효소 연쇄반응 기법(단백질 PCR기법)’을 시행하여 종양 발생과 관련이 있는 특정 단백질(ERp57-STAT3) 결합이 높은 환자군의 방사선 치료 예후가 좋지 못함을 확인하였다.

□ 이번 연구는 미래창조과학부에서 지원하는 ‘방사선암원천연구활성화사업’ 및 ‘방사선기술개발사업’의 일환으로 수행되었고,

○ 연구결과는 2014년 10월에 국내특허* 출원을 완료하였고 국제특허(미국)로도 출원할 예정이며, 국제 암 생물학 학술지 온코타깃**(Oncotarget, 논문피인용지수=6.63) 2015년 1월호에 게재되었다.

* 특허명칭 : 후두암 또는 후두암의 방사선 저항성의 진단을 위한 조성물 및 진단방법. 김재성, 황상구, 한영훈(출원번호: 10-2014-0145085)

** 논문제목 : ERp57 modulates STAT3 activity in radioresistant laryngeal cancer cells and serves as a prognostic marker for laryngeal cancer. Oncotarget(온라인 2015년 1월 8일자)

□ 김재성 박사는 “후두암으로 방사선 치료를 받는 환자에 대해 간단한 진단만으로도 방사선 치료 효과 예측이 가능하며, 후두암 재발을 30%이상 감소시킬 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

○ 연구팀은 이번 방사선 저항성 분자진단 기술개발을 바탕으로 후속연구를 진행하여 임상적용 상용화 기술을 3년 이내에 개발할 예정이다.

[붙 임] 연구결과 개요, 용어설명, 그림설명 및 연구자 이력사항

상세내용

연 구 결 과 개 요

1. 연구배경
● 두경부암에 속하는 후두암은 발성기관의 보호를 위해 주로 방사선으로 치료하는 암이다. 그러나 암세포가 방사선에 내성을 지니는 경우에는 방사선을 쪼여도 치료효과가 낮아 한계가 있어 왔다. 따라서 방사선 치료가 잘 되지 않는 환자를 구분할 수 있는 진단 및 방사선에 대한 내성을 극복하는 치료법 적용은 환자의 생존율 향상과 직결된다. 아직까지 방사선 치료 저항성을 미리 예측할 수 있는 표적분자에 대해서는 잘 알려져 있지 않다.

2. 연구내용
● 방사선을 쪼여도 치료가 잘 되지 않는 후두암환자의 암세포에서 특정단백질 ERp57이 증가되어 있음을 확인하였으며, ERp57을 활용한 실험에서 방사선을 쪼여도 암세포가 죽지 않고 살아남는다는 사실을 실험을 통해 밝혔다.
● 방사선 치료 내성을 판별하는 중요한 표적단백질인 STAT3가 ERp57과 결합하면 STAT3의 활성이 촉진된다는 사실을 밝혔다. 또한 STAT3의 많은 조절인자들(MCL1, CYCLIN D1, IL6, VEGF, P53) 중 MCL1은 암세포를 살아남게 하는 조절인자임을 밝혔다.
● 이러한 결과를 바탕으로 STAT3와 조절인자 MCL1을 억제함으로써 방사선에 대한 내성을 지닌 후두암세포의 방사선 치료 효과를 증진시킬 수 있음을 입증하였다.
● 연구진은 후두암 환자군(106 사례) 검체를 활용하여 ERp57-STAT3이 결합이 되었는지 확인하는 기법인 단백질 PCR(in situ PLA)을 시행한 결과, ERp57-STAT3의 결합률이 높은 환자군이 방사선을 쪼여도 치료가 잘 되지 않음을 확인하였다.

3. 기대효과
● 후두암환자의 방사선 치료 전후에 환자의 방사선 치료 반응성을 예측하여 치료성적을 높일 수 있다.
● 'ERp57-STAT3-MCL1' 단백질군을 활용한 방사선 저항성 분자진단키트제작에 활용 가능하며 분자진단표적으로 활용이 가능하다.
● 방사선 치료 및 표적분자 치료를 결정하고 치료효과를 극대화하는 임상계획에 활용이 가능하다.

...................(계속)

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