바이오인

핵심내용

- Oncogene誌 발표, “폐암의 조기진단 및 치료제 개발 가능성 열어”-

 □ 충북대 배석철 교수와 이경숙 연구교수가 폐암 발병의 초기 원인이 렁스3(RUNX3) 유전자의 불활성화에 있다는 사실을 발견하였다.

 ○ 렁스3 유전자는 암의 발병을 억제하는 유전자로, 배석철 교수가 1995년에 세계 최초로 발견하였다. 또한 배 교수는 이 유전자의 기능 저하가 위암 및 방광암의 직접적인 원인이 된다는 사실을 2002년과 2005년에 각각 규명한 바 있다.

 ○ 배석철 교수와 이경숙 연구교수의 주도 하에, △김원재 교수(충북대) △정한성 교수(연세대) △서영준 교수(서울대) △장자준 교수 (서울대) △정진행 교수(서울대) △이한웅 교수(연세대) 등 국내 연구진 20명이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부 (장관 안병만)와 한국연구재단 (이사장 박찬모)이 추진하는 ‘리더연구자지원사업(창의적 연구)’과 ‘여성과학자지원사업’의 지원을 받아 수행되었다.

 ○ 연구 결과는 세계 최고의 권위 있는 과학 잡지 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)이 발행하는 암 관련 전문 학술지 ‘암유전자(Oncogene)’誌 4월호(4월1일 발간)에 게재된다.

□ 배석철 교수 연구팀은 렁스3 유전자의 기능이 절반으로 줄어든 유전자 결손 생쥐의 85%가 폐암에 걸린다는 사실을 확인하였다. 

 ○ 배 교수팀은 발암물질 투여를 통해 폐암이 발병한 생쥐는 예외 없이 렁스3 유전자의 기능이 현저히 저하된다는 사실을 알아냈다.

 ○ 또한 렁스3이 완전히 제거된 유전자 결손 생쥐의 폐에서는 폐 상피  세포를 형성하는 줄기세포의 분화가 중도에 정지된다는 사실도 발견 하였다.

 ○ 아울러 폐암에 걸린 사람도 렁스3의 기능이 저하되고, 특히 초기 폐암의 경우, 렁스3의 기능 저하가 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀냈다.

□ 배석철 교수팀의 이번 연구는 폐암 발병을 촉발하는 초기단계의 분자적 현상에 대한 학계의 오랜 궁금증에 대해 명쾌한 해답을 제시하였다.

 ○ 지금까지 학계에서는 암의 발병은 돌연변이에 의한 암 억제 유전자의 소실과 암유전자의 비정상적인 활성화로 촉발되고, 다양한 유전자 돌연변이에 의해 악성화 된다고 인식하였다. 그러나 폐암 초기 환자에게는 이러한 돌연변이가 거의 관찰되지 않았기 때문에, 폐암 발병 초기에 발생하는 분자적 현상은 학계의 풀리지 않는 오랜 숙제로 남아있었다.

□ 연구팀은 전체 폐암의 30%에 해당하는 폐선암(肺腺癌, lung adenocarcinoma)을 유발하는 최초의 분자적 현상을 규명하여, 폐암의 조기진단과 치료법 개발을 위한 이론적인 근거를 마련 하였다.

 ○  또한 이번 연구성과는 암이 발병하기 수 년 전에 나타나는 분자적 현상도 규명하여, 폐암 예방을 위한 이론적 근거도 제시하였다. 

□ 배석철 교수는 “이번 연구는 렁스3 유전자가 폐상피세포를 형성하는 줄기세포 분화에 결정적인 중요한 역할을 하고, 렁스3의 불활성화에 의한 분화경로의 교란이 폐암 발병의 초기 원인이 된다는 사실을 증명하여, 폐암의 발병과정을 명쾌하게 밝혔을 뿐 아니라 향후 폐암에 대한 예방, 조기진단 및 새로운 치료제 개발을 위한 핵심적인 이론을 구축하였다”라고 연구 의의를 밝혔다.

상세내용

용   어   설   명

1. Lung adenocarcinoma

  ○ 폐암은 조직학적 소견에 따라 adenocarcinoma, squamous cell carcinoma, large cell carcinoma, small cell lung cancer 등 크게 네 가지로 분류된다. 인체 lung adenocarcinoma는 이중 가장 빈번히 발병하는 폐암으로서 최근 그 발병 빈도가 특히 증가하고 있다.

2. RUNX3

  ○ 배석철 교수에 의하여 위암 발병억제 유전자로 처음 규명되었으며, 이어진 연구에 의하여 방광암, 대장암의 발병도 억제하고 있음이 보고되었다. 이 유전자는 세포의 분화 경로를 지정하고 세포내에 암유전자의 비정상화를 검출하여 세포를 사멸시킴으로써 암의 발병을 억제한다.

3. 유전자 결손 생쥐 (gene lock-out mouse)

  ○ 현대 분자 생물학 기술의 발전은 특정 유전자를 원하는 대로 변형시킬 수 있고, 이렇게 변형된 유전자를 가지는 생명체를 탄생시킬 수 있다. 이러한 기술은 생쥐를 이용한 실험에서 가장 활발히 이용되고 있는데 특정 유전자가 변형되었을 때 관찰되는 생쥐의 발생 및 성장과정의 변화를 통하여 해당 유전자의 정상적인 기능을 관찰할 수 있다. 최근에는 특정 유전자를 정상적으로 작동시키다가 원하는 시기에 원하는 장기에서만 선택적으로 변형시킬 수 있는 기술이 개발되어 유전자 기능 연구에 가장 강력한 연구도구로 이용되고 있다.

사   진   설   명

1. RUNX3는 폐상피 줄기세포의 분화과정에 필수적인 인자이다.

폐 상피세포는 SP-B를 발현하는 세포와 CC10을 발현하는 세포로 크게 나눌 수 있는데, 세기관지 세포는 CC10만을 발현한다. 극히 드물게 존재하는 폐 줄기세포는 SP-B와 CC10을 다 발현하는데, 줄기세포의 숫자가 극히 제한되어 있어서 일반적으로 거의 관찰되지 않는다. 위 사진은 CC10(빨간색)과 SP-B (초록색)를 각각 검출하여 겹친 사진으로서, RUNX3 유전자 결손 생쥐의 세기관지에서 SP-B와 CC10을 함께 발현하는 세포가 (노랑색) 다수 관찰됨을 보여준다. 이는 RUNX3 유전자가 결손 되면, 폐 줄기세포의 분화가 정상적으로 일어나지 못함을 보여주는 결과이다.

2. 유전자 결손에 의하여 생쥐에서 RUNX3 유전자의 발현을 절반으로 감소시키면, 폐암 초기 단계인 lung epithelial hyperplasia와 lung adenoma가 발생한다.

RUNX3 유전자의 발현을 절반을 감소시킨 생쥐(RUNX3+/-)에서는 생후 1년 6개월 후, 모두 lung epithelial hyperplasia가 발생하며(사진 위쪽, 화살표), 85%의 생쥐에서는 좀 더 발전한 lung adenoma가 발생한다(사진 아래쪽, 화살표).