KAIST(총장 이광형)는 김현욱 생명화학공학과 교수, 이상엽 특훈교수 연구팀이 서울대학교병원 고영일 교수, 윤홍석 교수, 정창욱 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 암 체세포 유전자 돌연변이와 연관된 새로운 대사물질·대사경로를 예측하는 컴퓨터 방법론을 개발했다고 18일 밝혔다.

이는 암 환자의 대사 예측 데이터와 이들의 유전자 돌연변이 데이터를 이용해 각 암 종별로 돌연변이가 어떤 대사물질 및 대사경로와 연관되어 있는지를 확인하는 '통계 분석법'이다. 동물실험 등에 의존했던 기존 방법에 비해 시간과 비용이 크게 줄었다. 

최근 세포 내 비정상적인 축적을 통해 암을 유발하는 암 유발 대사물질(oncometabolite)의 발견과 이를 표적으로 하는 신약들이 미국식품의약국(FDA)의 승인을 받으며 주목받고 있다. 급성 골수성 백혈병 치료제로 사용되고 있는 '팁소보(성분명: 아이보시데닙)'와 약물 '아이드하이파(성분명: 에나시데닙)' 등이다.

하지만 암 대사 연구와 새로운 암 유발 대사물질 발굴에는 대사체학 등의 방법론이 필요한데 이를 대규모 환자 샘플에 적용하기 위해선 상당한 시간과 비용이 소요된다. 암과 관련된 많은 유전자 돌연변이들이 밝혀졌음에도 그에 상응하는 암 유발 대사물질은 극소수만 알려져 있는 이유다.

연구팀은 세포의 전체 대사 네트워크를 다루는 게놈 수준의 대사 모델에 국제 암 연구 컨소시엄에서 공개하고 있는 암 환자들의 전사체 데이터를 통합했다. 그 결과 24개 암종에 해당하는 1043명의 암 환자에 대한 대사 모델을 성공적으로 구축했다.
 

이번 논문의 공동 제1 저자인 이가령 KAIST 박사(다나파버 암센터·하버드 의과대학 박사후연구원)와 이상미 KAIST 박사(하버드 의과대학 박사후연구원)는 "이번 연구에서 개발된 방법론은 암 환자 코호트의 돌연변이와 전사체 데이터를 토대로 다른 암종에 대해서도 쉽게 적용될 수 있다"며 "유전자 돌연변이가 대사경로를 통해 어떻게 세포대사에 변화를 일으키는지 체계적으로 예측할 수 있는 최초의 컴퓨터 방법론"이라고 설명했다.  

김현욱 교수는 "이번 공동연구의 결과는 향후 암 대사와 암 유발 대사물질 연구에서 중요한 참고 자료로 활용될 수 있을 것"이라고 강조했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 생명공학 및 유전학 분야의 대표적 국제학술지인 '게놈 바이올로지(Genome Biology, JCR 분야 상위 5% 이내)'에 게재됐다.

[참고자료]

논문명: Prediction of metabolites associated with somatic mutations in cancers by using genome-scale metabolic models and mutation data.

저자 정보 : 이가령(KAIST, 공동 제1 저자), 이상미(KAIST, 공동 제1 저자), 이성영(서울대학교병원, 공동저자), 정창욱(서울대학교병원, 공동저자), 송효진(서울대학교병원, 공동저자), 이상엽(KAIST, 공동저자), 윤홍석(서울대학교병원, 교신저자), 고영일(서울대학교병원, 교신저자), 김현욱(KAIST, 교신저자) 포함 총 9명.