[헬스코리아뉴스 / 이지혜] 국내 연구진이 암 치료의 방법 중 하나인 방사선이 치료 과정에서 우리 세포 속 DNA에 어떤 영향을 얼마나 미치는지 최초로 규명해냈다.
KAIST 의과학대학원 주영석 교수, 동남권원자력의학원 손태건 박사, 서울대학교 의과대학 방사선종양학과 김경수·장지현 교수 연구팀은 방사선이 인간 및 생쥐의 정상 세포에서 만들어내는 DNA 돌연변이의 특성을 명확히 규명했다.
이번 연구는 방사선 연구 분야에서의 중요한 전환점으로 평가되고 있다. 암은 세계적으로 큰 건강 문제로 인식되고 있으며 암 치료에 대한 지속적인 연구와 기술 발전이 이뤄지고 있다.
암치료의 중요한 방법 중 하나인 방사선 치료는 암 조직을 효과적으로 파괴하거나 성장을 억제하는 데 중요한 역할을 하고 있으나 방사선이 실제로 우리의 세포에 유발하는 돌연변이의 종류와 양에 대한 이해는 아직 미흡한 상태였다. 연구팀은 이러한 공백을 메울 수 있는 연구 결과를 발표한 것이다.
연구팀은 실험실에서 방사선을 조사해 세포에 돌연변이를 유도한 후, 방사선이 만들어낸 돌연변이를 유전체 서열분석 기술을 통해 규명하는 방식으로 방사선이 유발하는 DNA 돌연변이의 양과 패턴을 정밀하게 이해하는 데 성공했다.
연구팀은 방사선이 인체에 미치는 영향을 종합적으로 이해하기 위해 생쥐와 사람의 다양한 장기(위, 소장, 대장, 간, 유방, 폐, 췌장, 나팔관 등)에서 얻은 세포를 다양한 선량의 방사선에 노출했다.
각각의 세포마다 유도된 돌연변이를 정밀하게 검출하기 위해 세포 하나하나를 오가노이드 세포 배양 기술을 응용해 증폭했다. 연구팀은 총 200개의 세포 유전체 서열로부터 방사선 피폭 양에 비례해 증가하는 특정 패턴의 돌연변이들을 규명하는 데 성공했다.
1Gy(그레이)의 방사선량은 매 세포마다 약 14개 내외의 돌연변이를 만들어내는 것으로 나타났다. 우리나라 연간 평균 자연방사선 양 (3.08mSv(시버트))을 감안하면 1Gy는 약 320년의 자연방사선 노출에 해당하는 셈이다.
방사선이 만들어내는 변이의 패턴은 다른 원인에 의한 돌연변이와는 달랐는데, 주로 짧은 염기 결손(short base deletion)과 소수의 염색체의 역위(inversion), 전위(translocation), 및 다양한 복잡 구조변이(complex genomic rearrangements)들로 구성되어 있었다. 방사선은 서로 다른 세포 종류에도 모두 비슷한 정도의 돌연변이를 만들어 내는 것으로 밝혀졌다.
주영석 교수는 “이번 연구를 통해 방사선이 분자 수준에서 세포에 미치는 영향을 명확하게 규명했다”며 “방사선이 우리 세포의 DNA를 얼마나, 어떻게 변화시키는지에 대한 첫 규명”이라고 설명했다.
손태건 박사는 “본 연구를 기반으로 앞으로도 초저선량 및 초고선량 방사선이 인체에 미치는 영향을 연구할 것”이라며 “안전하면서도 효과적인 방사선 치료 기술을 발전시킬 것”이라고 말했다.
김경수 교수는 “이번 연구를 통해 방사선이 인체 DNA 에 미치는 영향에 대해 정확히 알 수 있는 도구를 가지게 된 것으로 생각한다”면서 “이번 연구에 쓰인 연구 방법론으로 많은 후속 연구가 나올 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘셀 지노믹스(Cell Genomics)’ 온라인판에 14일 ‘Quantitative and qualitative mutational impact of ionizing radiation on normal cells’라는 제목으로 게재됐다.
이번 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부 국가R&D사업, 서경배과학재단 신진과학자 연구지원 사업, 고려대학교 안암병원 및 국제 연구비 휴먼 프론티어 사이언스 프로그램(HFSP)의 젊은 연구자 지원사업의 도움으로 수행됐다. 서울대학교 유전공학연구소, 영국 케임브리지 줄기세포 연구소, 오스트리아 분자생명공학연구소(IMBA) 및 카이스트 교원창업기업 지놈 인사이트의 연구자들도 참여했다.
