교모세포종 항암제 내성! IBS·UNIST가 밝힌 생존의 해법

교모세포종은 악성 뇌종양 중에서도 가장 치명적인 질병으로, 환자의 5년 생존율이 10% 미만입니다. 이번 IBS와 UNIST 연구진은 DNA 복구 경로와 항암제 내성의 상관관계를 밝혀 교모세포종 치료의 새로운 가능성을 제시했습니다. 연구 결과는 국제학술지 Nucleic Acids Research에 게재되며 학계의 큰 관심을 받고 있습니다.

연구배경: 교모세포종과 항암제의 한계

조 바이든 전 미국 대통령의 아들 보 바이든, 존 매케인 전 상원의원, 그리고 테드 케네디 등 유명 인물들도 교모세포종으로 생을 마감했습니다. 교모세포종은 악성 뇌종양으로, 현재 유일하게 사용 가능한 1차 치료제는 테모졸로마이드(TMZ)입니다. 이 약물은 혈액뇌장벽을 통과할 수 있는 장점을 가지지만, 내성이 빠르게 발생해 효과가 제한적입니다.

 

연구에 따르면, MGMT 유전자의 비활성화 여부가 TMZ에 대한 반응성을 결정하는 중요한 요인입니다. 그러나 MMR 복구 경로가 결핍된 경우, 암세포가 내성을 갖게 되며, 치료 효과는 급격히 감소합니다. 이러한 상황에서 IBS와 UNIST 연구진은 내성 극복의 실마리를 찾기 위해 DNA 복구 경로를 심층적으로 분석했습니다.

연구 결과: APE1 단백질의 역할과 DNA 복구 경로

연구진은 19개의 DNA 손상 복구 경로를 조사하며, 47개의 관련 단백질 유전자를 차단한 세포주를 이용해 TMZ 민감성을 분석했습니다. 실험 결과, APE1 단백질 발현을 억제하면 내성을 가진 암세포에서도 항암제 민감성이 크게 향상되는 것을 확인했습니다. 그러나 같은 BER 복구 경로에 속한 MPG 단백질 억제는 효과가 없었습니다.

TLS 경로와 추가 연구

TLS라는 대체 복구 경로가 MPG 단백질 억제의 효과를 제한하는 원인으로 밝혀졌습니다. 연구진은 이 경로에 관여하는 단백질도 항암제 내성 억제의 타겟이 될 수 있다고 분석하며, 추가 연구를 진행 중입니다. 이를 통해 새로운 항암제 개발 가능성이 열릴 것으로 기대됩니다.

▲ 실험 설계도

 

그림 1. 연구진은 특정 DNA 복구 단백질을 억제한 세포주를 만들어 저농도와 고농도의 항암제 처리를 통해 세포 반응을 실험했습니다. 이를 통해 내성을 일으키는 경로를 분석했습니다.

노화와 항암제 내성의 관계

연구는 또한 노화로 인해 축적되는 DNA 돌연변이 패턴이 항암제 내성 세포에서도 유사하게 나타난다는 점을 발견했습니다. 이는 노화와 항암제 내성의 연관성을 규명하는 데 중요한 단서를 제공합니다. 특히 TLS 복구 경로의 제타 중합효소가 노화와 내성 모두에 영향을 미친다는 점에서 정밀 의학 연구의 새로운 방향을 제시합니다.

▲ BER 복구 비활성화 기전

 

그림 2. APE1 단백질을 억제하면 항암제 민감성이 회복되었으나, MPG 단백질 억제는 효과가 없었습니다. 이 차이를 통해 연구진은 내성의 원인을 밝혀냈습니다.

연구진과 논문 정보

이번 연구는 IBS 유전체 항상성 연구단 안톤 가트너 교수와 UNIST 바이오메디컬공학과 이세민 교수의 공동 연구로 진행되었습니다. 제1 저자는 UNIST 황태주 연구원이 참여했으며, 연구 결과는 Nucleic Acids Research에 2024년 12월 5일 자로 게재되었습니다.

• 논문명: Comprehensive whole-genome sequencing reveals origins of mutational signatures associated with aging, mismatch repair deficiency, and temozolomide chemotherapy.
• 연구 지원: 한국연구재단, 기초과학연구원

 

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▲ 노화와 돌연변이 관계 분석

 

그림 3. 연구진은 암세포와 노화 세포에서 비슷한 돌연변이 패턴을 발견했습니다. 이는 노화와 항암제 내성의 연관성을 나타냅니다.

미래 전망: 정밀 의학의 가능성

이번 연구는 DNA 복구 경로를 표적으로 하는 정밀 의학의 가능성을 열었습니다. 개인의 유전자 돌연변이 패턴에 따른 맞춤형 치료법 개발에 기여하며, 교모세포종을 포함한 다양한 암 치료에 적용될 수 있을 것으로 보입니다.

 

교모세포종 치료는 여전히 어려운 과제이지만, IBS와 UNIST 연구진의 협력으로 중요한 돌파구가 마련되었습니다. 추가 연구가 진행되어 환자들에게 희망을 줄 수 있는 새로운 치료법이 개발되기를 기대합니다.