시스템생물학 기반 암세포 재프로그래밍 치료법 기반 새로운 암치료 전략 제시

   국립암센터(원장 양한광)는 신동관 교수(생물정보연구과)가 KAIST 조광현 교수팀(바이오및뇌공학과)과 공동연구를 통해, 암세포를 정상에 가까운 상태로 되돌릴 수 있는 분자 ‘복귀 스위치’를 찾아내는 시스템생물학 기반의 원천기술 ‘REVERT’를 개발했다고 9일 밝혔다.

▲ (왼쪽부터) 신동관 교수와 조광현 교수

이번 연구는 대장암 환자 유래 세포 모델을 통해 가능성을 입증한 것으로, 연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF 14.1) 2025년 1월 22일자 온라인판에 게재됐다.

기존 암 치료는 화학요법이나 방사선치료처럼 암세포를 사멸시키는 데 초점을 맞춰왔다. 하지만 암세포를 정상 세포로 되돌리는 ‘재프로그래밍’ 치료는 부작용을 줄이고 근본적인 치료를 가능하게 하는 접근법으로, 오랫동안 학계의 목표로 제시돼왔다. 문제는 어떤 유전자를 조절해야 세포를 되돌릴 수 있는지 명확히 규명하기 어려웠다는 점이다.

연구팀은 단일세포 유전자 데이터를 분석해, 정상세포와 암세포의 경계 지점인 ‘임계전이 상태’를 포착했다. 이는 세포가 암으로 완전히 넘어가기 직전의 상태로, 외부 개입이 이루어지면 정상으로 되돌릴 수 있는 ‘기회의 순간’이다.

이 데이터를 토대로 세포 안에서 유전자들이 서로 어떻게 연결되고 영향을 주는지 지도를 만들고, 수천 번의 가상 실험을 수행한 결과, YY1과 MYC라는 두 유전자가 세포 운명 전환의 핵심 스위치라는 사실을 밝혀냈다. 두 유전자는 세포 성장과 분열을 조절하는 역할을 하며, 동시에 억제할 경우 세포가 정상 성질을 되찾을 가능성이 크게 높아졌다.

또한 연구팀은 이들 유전자가 함께 조절하는 지점을 추적해, 새로운 타깃으로 ‘USP7’을 발굴했다. 이어 환자 유래 대장암 오가노이드(미니 장기)에 USP7 억제제를 적용한 결과, 암 조직의 성장은 크게 줄고 정상 대장 조직의 특징이 일부 회복되는 것이 확인됐다. 이는 REVERT의 예측이 실제 실험으로 입증된 사례로, 암세포가 정상 상태로 되돌아갈 수 있음을 보여주는 중요한 증거다.

신동관 교수는 “기존의 암 치료가 암세포라는 기계를 부수는 망치였다면, REVERT는 그 기계의 회로도를 이해하고 잘못된 스위치를 찾아내 다시 켜는 정밀한 도구와 같다”며, “세포의 운명을 되돌리는 새로운 치료 전략의 가능성을 열었다는 점에서 큰 의미가 있다”라고 말했다.

다만 이번 연구는 세포·오가노이드 수준의 기초연구 단계로, 실제 환자 치료에 적용되기까지는 임상적 검증이 필요하다. 연구팀은 향후 다양한 암종으로 확대 적용해 새로운 예방·치료 전략을 모색할 계획이다.

이번 연구는 국립암센터 공익적암연구사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구사업과 기초연구실사업, 그리고 보건복지부 한국보건산업진흥원의 질병중심 중개연구사업의 지원을 통해 수행됐다.