주간 메디컬 탑픽 | “항암제 내성 왜 생기나 했더니”
주간 메디컬 탑픽 | “항암제 내성 왜 생기나 했더니”
  • 이지혜
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2022.06.04 12:14
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[헬스코리아뉴스 / 이지혜] 이번 주(5월 29일~6월 4일)에도 인간의 건강에 영향을 미치는 흥미로운 연구 결과들이 나왔습니다. 난치성 두경부암 환자의 항암치료에서 내성을 유발하는 핵심 인자가 밝혀졌고 진행성 간암 면역치료 효능을 낮추는 원인이 세계 최초로 규명됐습니다. 한 주 동안 화제가 된 주요 메디컬 뉴스를 정리했습니다. [편집자 글]

암 진단 후 흡연 2차 원발암 위험 높여

동남권원자력의학원 핵의학과 양승오 주임과장 [사진=동남권원자력의학원 제공]
동남권원자력의학원 핵의학과 양승오 주임과장 [사진=동남권원자력의학원 제공]

암 진단 후에도 금연을 못하는 환자가 절반이고 금연을 못하는 환자의 경우 2차 원발암 위험이 높아지는 것으로 나타났다. 

동남권원자력의학원 핵의학과 연구팀은 2010년 7월부터 2022년 4월 30일까지 약 12년 간 PET/CT(양전자방출단층촬영)를 통해 2차 원발암 판정을 받은 544명을 대상으로 흡연 유무를 조사했다. 연구는 환자의 의무기록 조사를 비롯해 검사 전 면담을 위주로 한 설문조사 등의 직접 문진을 통해 실시됐다. 

그 결과, 51%가 직·간접흡연자로 나타났다. 2차 원발암 환자의 44%에 해당하는 241명(남자 227명, 여자 14명)이 직접흡연자였고 간접흡연자는 7%인 38명(남자 1명, 여자 37명)으로 나타났다. 직·간접흡연 경험이 전혀 없는 환자는 49%인 265명(남자 72명, 여자 193명)이었다.

특히 남성에서 2차 원발암 환자의 흡연율이 높게 나타났는데 300명 중 228명인 76%가 직접 또는 간접 흡연자였다. 전체 직접 흡연자의 2차 원발암 진단 당시 평균 나이는 65.1세였고 평균 흡연력은 37.2갑년(Pack-year-smoking; PYS)이었다. 

연령대별 흡연자 비율은 50대 이하에서 35%로 낮았으나 나이가 들수록 흡연자 비율이 증가했으며 60대에서 가장 높은 흡연율을 보였다. 남성의 흡연율은 전 연령대에서 높게(67~79%) 나타났다. 연령별 흡연 갑년(PYS)은 노령층으로 갈수록 증가했다. 

암환자에게 원래의 암 이외에 새로운 암이 발생하는 것을 ‘2차 원발암(Second primary cancer)’이라고 한다. 예를 들면 유방암 환자에게 대장암이나 갑상샘암 등이 유사한 시기나 혹은 새롭게 발병하는 경우가 2차 원발암에 해당된다.
 

소아 염증성 장 질환자, 췌장염 발생 위험 높아

은평성모병원 소아청소년과 김광연 교수 [사진=은평성모병원 제공]
은평성모병원 소아청소년과 김광연 교수 [사진=은평성모병원 제공]

소아 염증성 장 질환 환자에게 췌담도계 합병증 발생이 증가하고 합병증 중 췌장염이 가장 많이 발생하고 있는 것으로 나타났다.

은평성모병원 소아청소년과 김광연 교수는 지난 14일 부산 벡스코에서 열린 대한장연구학회 국제학술대회에서 국내에서는 처음으로 ‘전국 인구 기반 국내 소아 염증성 장 질환 환자의 10년 췌담도계 질환 발생률 분석’(Pancreaticobiliary disease Incidence for 10 Years Follow-up in Korean Children with Inflammatory Bowel Disease: A National Population Based Study)을 발표했다.

김 교수는 국민건강보험공단 자료를 활용해 2010년 18세 미만 소아 염증성 장 질환 환자 337명을 대상으로 담관염, 담석증 등 췌담도계 질환 합병증을 10년간 추적, 관찰하는 후향적 연구를 시행했다.

그 결과, 크론병과 궤양성대장염 모두에서 췌담도계 질환의 발생이 증가했으며 췌장염이 합병증 중에 가장 많은 것으로 확인됐다.

질환별로는 크론병 환자 중 23.5%에서 췌담도계 합병증이 발생했고 이 중 췌장염이 22.6%로 가장 많았다. 궤양성대장염의 경우에도 전체 환자 중 21.1%에서 췌담도계 합병증이 발병했는데 췌장염이 18.9%로 합병증 중에 가장 높은 발생률을 보였다.

크론병과 궤양성대장염으로 대표되는 염증성 장 질환은 장 내에서 비정상적인 만성 염증이 호전과 악화를 반복하며 복통과 설사 증상 등을 장기간 유발하는 난치성 질환이다. 최근 꾸준히 환자가 증가하고 있으며 복통과 설사 증상뿐만 아니라 다른 장기에도 병변이 동반될 수 있고 발병 시 삶의 질에 큰 영향을 미쳐 정확한 진단과 관리가 필수적이다.

국내뿐만 아니라 전 세계적으로 소아 환자도 크게 늘고 있지만 소아 환자에서의 췌담도계 질환 합병증에 관한 연구가 부족해 임상 현장에서 환자 관리에 어려움이 발생하기도 한다. 

 

난치성 두경부암 항암제 내성 핵심 기전 규명

(왼쪽부터) 연세암병원 두경부외과 고윤우 교수, 김다희 교수, 종양내과 김혜련 교수, 홍민희 교수, 김창곤 교수 [사진=세브란스 제공]
(왼쪽부터) 연세암병원 두경부외과 고윤우 교수, 김다희 교수, 종양내과 김혜련 교수, 홍민희 교수, 김창곤 교수 [사진=세브란스 제공]

난치성 두경부암 환자의 항암치료에서 내성을 유발하는 핵심 인자가 밝혀졌다. 그동안 항암제 내성으로 인해 치료가 어렵던 환자들에게 효과적인 치료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

연세암병원 두경부외과 고윤우·김다희 교수, 종양내과 김혜련·홍민희·김창곤 교수 연구팀은 두경부암의 면역학적 특징에 대한 심층적 연구를 통해 두경부암에서 기존 치료의 내성을 유발하는 핵심인자를 규명하고 효율적인 치료 전략을 제시하는 연구 결과를 최근 발표했다. 

연구팀은 인유두종 바이러스에 기인한 두경부암 조직의 면역학적 특징에 대해 심층 분석을 진행했다.

분석 결과, 인유두종 바이러스가 원인인 두경부암은 신체의 면역 반응을 억제하는 조절 T세포가 다량 함유된 것으로 나타났다. 또한 ‘IDO(Indoleamine 2,3-dioxygenase)’라는 물질이 인유두종 바이러스 관련 두경부암에서 조절 T세포의 비정상적인 증식을 유도하는 것이 확인됐다.

조절 T세포는 정상인에서는 과도한 면역 활성을 억제해 자가면역 질환 발생 억제를 돕지만 암 환자에서는 면역 관문 억제제의 치료 반응을 저하시키는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 인유두종 바이러스에 기인한 두경부암 환자의 세포 조직을 이용해 IDO 억제제가 조절 T세포에 미치는 영향을 분석해 치료받은 환자를 대상으로 효과를 확인했다.

그 결과, IDO 억제제가 조절 T세포의 핵심 전사인자(단백질)인 ‘FoxP3’의 발현을 50% 이상 감소시켰다. 또한 IDO 억제제와 면역 관문 억제제 병합 요법으로 치료를 받은 전이성 4기 두경부암 환자에서 종양의 크기가 70% 이상 감소하고, 치료 반응 또한 2년 이상 지속되는 등 뚜렷한 항종양 효과를 보였다.

두경부암은 머리와 목 부분에서 생기는 종양으로 편평상피세포암이 가장 높은 비율을 차지한다. 얼굴, 입, 목 등 발생 부위에 따라 통증, 코막힘, 출혈, 목소리의 변화 등 다양한 증상이 나타나는데, 음식을 먹거나 목소리 기능에 영향을 끼쳐 영양섭취와 대인관계 문제로 이어져 삶의 질을 떨어트린다.

흡연, 음주, 인유두종 바이러스 감염 등이 원인인 두경부암은 최근 발생률이 가파르게 증가하고 있는 난치성 질환이다. 재발과 전이가 빈번하고 치명률이 매우 높다. 한국을 포함한 두경부암 발생의 급격한 증가는 인유두종 바이러스 감염의 증가가 원인으로 꼽히고 있다. 인유두종 바이러스로 인한 두경부암은 독특한 면역학적 특징으로 인해 기존 면역 항암제 치료에 대한 효과가 낮다.
 

연구팀이 발굴한 난치성 두경부암의 치료 내성 기전 및 극복 방안.<br>​​​​​​​인유두종 바이러스 관련 두경부암 세포에 ‘IDO’ 저해제를 투여하자 조절 T세포의 비정상적인 증식을 낮췄다. [사진=세브란스 제공]
연구팀이 발굴한 난치성 두경부암의 치료 내성 기전 및 극복 방안.
인유두종 바이러스 관련 두경부암 세포에 ‘IDO’ 저해제를 투여하자 조절 T세포의 비정상적인 증식을 낮췄다. [사진=세브란스 제공]

 

“염증성 장질환 환자, 해외여행 전 대변 염증 수치 확인해야”

분당서울대병원 소화기내과 윤혁 교수 [사진=분당서울대병원 제공]
분당서울대병원 소화기내과 윤혁 교수 [사진=분당서울대병원 제공]

염증성 장질환 환자의 대변 염증 수치가 낮으면 일반인처럼 해외여행을 다녀올 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 

분당서울대병원 소화기내과 윤혁 교수 연구팀(신촌 세브란스병원 소화기내과 박지혜 교수 공동연구)은 염증성 장질환 환자라도 해외여행을 떠나기 전에 대변 염증 수치(칼프로텍틴)를 확인하고 전문의와 상담을 통해 여행 중 자가 치료를 준비한다면 일반인처럼 해외여행을 다녀올 수 있다고 밝혔다.

연구팀은 해외여행 중 염증성 장질환 증상을 재발시키는 인자를 파악하고자 연구를 시작했다. 연구는 2018년부터 2020년 초 사이에 해외여행을 다녀온 94명의 염증성 장질환 환자를 대상으로 실시됐다. 연구팀은 ▲동반 질환 ▲생물학제제 치료 ▲여행 전 대변 염증 수치 ▲비행시간과 여행기간 등 다양한 인자를 비교분석했다.

연구 결과, 증상 재발을 겪은 환자의 비율은 16%로 나타났다. 이들은 다른 환자들에 비해 대변 염증 수치가 높았으며 고혈압이나 당뇨 등 동반 질환을 앓고 있었고 응급실 방문 이력이 있었다. 반면, 상관관계가 있을 것으로 예상됐던 면역조절제 및 생물학제제 투여 여부, 비행시간 및 여행기간은 큰 영향이 없는 것으로 밝혀졌다.

이번 연구 결과에 따라 해외여행을 계획하는 염증성 장질환 환자들은 여행 전 대변 염증 수치와 동반 질환을 확인하고 담당 전문의와 상담을 통해 여행 중 치료계획을 잘 준비한다면 일반인과 동일하게 해외여행을 할 수 있을 것으로 기대된다.

염증성 장질환은 최소 3개월 이상 장에 염증이 지속되며 호전과 재발을 반복하는 만성 면역성질환이다. 대표적인 질병은 궤양성 대장염(대장)과 크론병(소화기관)인데 증상이 조절되지 않는 경우 대변 절박증(변을 참지 못함), 설사, 혈변, 복통 등으로 인해 일상생활에 큰 영향을 미친다.

이 질병은 항염증제, 스테로이드, 면역조절제, 생물학제제 등 주로 약물로 치료하지만 효과가 없을 경우 수술치료가 필요하다. 문제는 근본 원인이 규명되지 않은 만성질환이기 때문에 치료가 잘 되는 관해기(완화) 환자라도 갑자기 재발을 경험할 수 있고, 이때 의료진의 빠르고 적절한 치료를 받아야 한다.

문제는 염증성 장질환 환자는 젊은 층이 다수이기 때문에 여행 등 해외로 나가는 경우가 잦은데, 증상 재발을 예측하기가 쉽지 않아 해외여행이 제한되거나 짧게만 가능했었다.

 

강동경희대병원 연구팀, 차세대 마이크로니들 백신 개발 도전

강동경희대학교병원 신장내과 이상호 교수 [사진=강동경희대병원 제공]
강동경희대학교병원 신장내과 이상호 교수 [사진=강동경희대병원 제공]

강동경희대병원 연구팀이 차세대 마이크로니들 백신 패치 개발에 나선다. 

강동경희대학교병원(원장 김기택) 신장내과 이상호 교수팀은 최근 ‘글로벌백신기술선도사업단'이 주관하는 제1차 백신기반기술개발사업에서 '(신개념) 접종 기술' 분야에 공식적으로 선정되었다고 밝혔다.

경희대 의과대학, 한양대 의과대학, ㈜페로카로 구성된 컨소시엄(과제책임자 이상호 교수)은 앞으로 2년 9개월간 총 16억 5000만 원의 연구비를 지원 받고, 차세대 마이크로니들 백신 패치의 상용화를 위한 연구개발을 진행한다.

원형 RNA 백신은 mRNA 기반 백신에 비해 면역 원성(물질이 면역 반응을 일으키는 정도)에서 강점이 있고, 구조적으로 더욱 안정적이며, 글로벌 특허 분쟁으로부터 자유롭다는 이점이 있다. 원형 RNA 탑재한 마이크로니들 백신은 통증이 적어 환자 순응도가 높고, 상온 유통이 가능하다. 연구팀은 이 두 기술이 융합할 경우 기존의 백신 및 치료제의 문제점을 크게 개선해 패러다임의 변화를 가져올 것으로 기대하고 있다.

주관연구기관인 경희대학교 신장내과 이상호 교수, 이비인후과 이영찬 교수는 원형 RNA 백신의 면역원성 및 독성을 규명하고, 한양대학교 황정욱 교수와 허준호 교수는 mRNA의 전사 후 조절 기전 연구 전문가로서 항원 단백질을 효율적으로 발현하는 원형 RNA를 제작하는 역할을 담당할 계획이다.

공동연구개발기관인 ㈜페로카는 독자적인 이층 구조의 마이크로니들 기술과 유전자 전달 경험을 바탕으로 원형 RNA를 마이크로니들에 안정적으로 탑재하는 역할을 담당할 계획이다. 

 

“임신 초기 태아 크기로 출산시 체중 예측”

아주대병원 산부인과 곽동욱 교수 [사진=아주대병원 제공]
아주대병원 산부인과 곽동욱 교수 [사진=아주대병원 제공]

시험관 시술을 통해 임신한 경우 임신 초기 태아의 크기로 출산시 예상 체중이나 임신 관련 합병증을 예측할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

아주대병원 산부인과 곽동욱 교수 연구팀은 시험관 시술을 통해 임신한 960명의 산모를 대상으로, 11~14주 사이 초음파 검사를 통해 태아의 머리엉덩길이를 측정해 분포표를 만들었다.

연구팀은 임신 주수를 기준으로 태아의 크기를 백분위로 ▲10퍼센타일 미만 ▲10~90퍼센타일 ▲90퍼센타일 이상 총 3개 그룹으로 나눠 출생 체중 및 조산이나 임신성 당뇨와 같은 임신 관련 합병증을 비교 분석했다.

연구 결과, 3개 그룹의 출생시 신생아의 평균 체중이 각각 3059gm, 3198gm, 3449gm으로 실제로 각 그룹 간에 의미있는 차이가 있었다.

임신 초기 태아의 크기가 10퍼센타일 미만일 경우, 정상 크기 태아에 비해 부당경량아(제태기간에 비해 작게 태어난 신생아)일 가능성이 2.79배, 34주 미만의 조산 빈도가 6.48배 더 높았다.

반면 태아의 크기가 90퍼센타일 이상으로 큰 경우, 4㎏ 이상 거대아일 가능성이 2.1배, 부당중량아(제태기간에 비해 크게 태어난 신생아)일 가능성이 3.67배 더 높았다.

임신 초기 태아의 크기가 큰 경우 산모가 임신성 당뇨에 덜 걸리는 것으로 나타났다. 당뇨 환자에서 임신 초기 태아의 크기가 작다는 이전 연구결과와 일치한다.

연구팀에 따르면, 태아의 크기가 작은 원인은 다양하지만 많은 경우 태반의 기능 저하와 관련이 있다. 태반의 기능 저하가 임신 초기부터 태아의 성장에 영향을 줄 수 있으며 조산이나 부당경량아의 출산으로 이어질 수 있다. 태아가 클 경우 분만시 손상이나 제왕절개술의 빈도가 증가하며 소아 비만이나 당뇨 등으로 진행할 수 있다.

연구팀은 “임신 초기 태아의 크기가 작다면 보다 면밀한 산전 진찰을 통해 태아의 상태를 살펴야 하며 반대로 클 경우 적절한 운동과 식이조절 등을 통해 정상 크기를 유지하도록 노력해야 한다”고 설명했다. 

 

개인 맞춤형 ‘황반 변성’ 악화 예측 알고리즘 개발

<strong>기간에 따른 황반변성 악화 예측.</strong><br>1열 : 실제 황반 변성 환자를 5년 동안 추적 관찰해 기준점, 1년 뒤, 3년 뒤, 5년 뒤의 실제 안저 사진<br>2열 : 기준 사진을 가지고 알고리즘을 통해 1년 뒤, 3년 뒤, 5년 뒤 변화를 예측하여 만들어낸 합성 안저 사진 [사진=강북삼성병원 제공]
기간에 따른 황반변성 악화 예측.
1열 : 실제 황반 변성 환자를 5년 동안 추적 관찰해 기준점, 1년 뒤, 3년 뒤, 5년 뒤의 실제 안저 사진
2열 : 기준 사진을 가지고 알고리즘을 통해 1년 뒤, 3년 뒤, 5년 뒤 변화를 예측하여 만들어낸 합성 안저 사진 [사진=강북삼성병원 제공]

황반 변성 환자들의 악화 위험도를 예측할 수 있는 개인 맞춤형 알고리즘이 개발됐다. 

강북삼성병원 안과 송수정 교수, 성균관대학교 전자전기공학부 신지태 교수 연구팀은 인공 지능 방법들 중 하나인 생산적 적대 신경망(generative adversarial network)을 이용해 황반 변성 환자들의 변화를 예측할 수 있는 알고리즘을 개발했다.

생산적 적대 신경망은 생성자와 식별자가 서로 경쟁하며 데이터를 생성하는 모델로, 실제 이미지를 활용해 가짜의 이미지를 만들어내는 알고리즘이다. 최근 유행했던 미래 내 얼굴을 예측하는 여러 페이스 어플리케이션 등이 생산적 적대 신경망을 활용한 예이다.

이번 연구는 강북삼성병원 건강검진센터와 안과에서 5년 이상 추적 관찰이 가능했던 초기 및 중기 황반 변성 환자들의 안저 사진들을 바탕으로, 생산적 적대 신경망을 이용해 현재 황반 변성 환자의 안저 이미지 입력 시 1, 3, 5년 뒤 예상되는 안저 이미지를 생성하는 식으로 알고리즘을 개발했다.

현재까지 개발된 황반변성 예측 알고리즘은 단순 악화 위험도 수치를 알려주는 정도에 국한됐었다. 이번에 개발한 알고리즘은 환자 개개인의 안저 상태에 따른 악화 예측으로 이는 인공 지능 방법을 응용한 개인 맞춤 질환 예측이라는 점에서 의의를 갖는다.

 

진행성 간암 면역치료 효능 낮추는 원인 세계 첫 규명

서울성모병원 소화기내과 성필수 교수 [사진=서울성모병원 제공]
서울성모병원 소화기내과 성필수 교수 [사진=서울성모병원 제공]

국내 의료진이 지방간이 악화되어 발생하는 진행성 간암에서 대표적인 면역항암제인 면역관문억제제의 반응률이 낮은 이유를 규명하고 낮은 반응률을 높일 수 있는 새로운 방법을 발견했다.

서울성모병원 소화기내과 성필수 교수 연구팀은 섬유화를 동반한 비알코올지방간 등 만성 염증성 간질환에서 상승되어 있는 면역글로불린 A가 간세포암의 발생에 관여하며 이것이 간암의 면역관문억제제 치료 효과가 떨어지는 원인이 된다는 사실을 세계 최초로 규명했다.

면역글로불린 A(IgA, immunoglobulin A)는 우리 몸에서 감염에 대항해 만들어지는 항체의 한 종류이지만, 감염 이외의 상황에서도 다양한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

증가된 면역글로불린 A는 간 내의 ‘단핵세포’에 결합하고 이로 인해 단핵세포의 면역 억제 기능이 증가되게 된다. 결과적으로 항종양 면역반응을 담당하는 T세포의 기능이 약화돼 간암의 발생 및 면역치료에 좋지 않은 반응을 유발하게 된다.

연구팀은 간암의 동물 모델을 이용해 면역관문억제제 단독으로 사용한 경우보다 면역관문억제제를 쓰면서 면역글로불린 A를 동시에 차단한 경우 종양의 크기가 더욱 감소한다는 사실을 확인했다.

간세포암은 일차 악성 간암의 대부분을 차지한다. 전세계적으로 암 관련 사망률의 네 번째 주요 원인이며 특히 아시아에서 높은 발병률을 보이는 것으로 알려져 있다.

국내에서 간암은 암 사망률 2위의 암으로 주된 원인으로는 만성 B형 간염 및 간경변, 알코올 간질환, 만성 C형 간염 등이 꼽힌다. 조기에 발견될 경우 완치율이 높지만 간암은 증상이 없는 경우가 많아 진행성으로 발견되는 경우가 흔하다.

진행성 간암의 치료 효과를 높이기 위한 다양한 치료가 시도되고 있고 최근에는 대표적인 면역 항암제인 ‘면역체크포인트억제제’가 간암에서도 효능을 보이고 있다. 하지만 면역체크포인트 억제제 치료도 단일요법으로는 반응률이 15% 가량에 머무르고 있다.

최근 면역체크포인트 억제제(아테졸리주맙)와 표적치료제(베바시주맙)의 병합요법이 반응률을 약 30%까지 끌어올렸으나 아직 치료 반응이 충분하지 않은 실정이다. 최근 그 빈도가 급속히 증가되고 있는 지방간에서 발생하는 간암의 경우 반응이 더욱 좋지 않은 것으로 알려져 있다.

이번 연구 결과는 작년 말 ‘간세포암 진단용 면역글로불린 A 마커 및 이의 용도’로 특허 등록됐으며 이번 논문 발표를 통해 국제적으로 인정받았다.

현재 연구팀은 후속으로 간 내 증가한 IgA가 대식세포 이외의 다른 세포에는 어떤 영향을 미치는 지를 연구중이며 또한 면역관문억제제 치료반응 예측을 위한 마커로서 혈중 IgA의 효용을 검증하기 위한 다기관 임상 연구를 계획중이다.

 

"후성유전 조절하는 핵심 분자기전 찾았다"

(왼쪽부터) 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 김세윤, 이대엽 교수 [사진=한국연구재단 제공]
(왼쪽부터) 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 김세윤, 이대엽 교수 [사진=한국연구재단 제공]

국내 연구진이 세포 분화 등에 중요한 후성유전을 정교하게 조절하는 신규 분자생물학적 기전을 발굴해 주목된다. 

한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 김세윤, 이대엽 교수 연구팀은 동물세포에 존재하는 이노시톨 폴리인산 인산화(IPMK) 효소에 의해 후성유전학적 조절이 가능함을 규명했다고 2일 밝혔다. IPMK 효소는 이노시톨 인산을 생합성하는 핵심 효소로, 세포의 대사 및 성장 등을 조절하는 것으로 알려져 있다.

후성유전은 세대 간 유전정보를 전달함에 있어 DNA 염기서열의 변화 없이 세포 및 개체 간 차이에 따라 유전자 발현을 조절하는 연구 분야다. 세포 분화와 같은 다양한 생명현상이 후성유전에 의하여 조절되는 것으로 알려져 있으며, 후성유전학적 조절은 암 질환을 비롯한 대부분의 질병 발생에 있어 주요한 원인이 되기도 한다.

후성유전과 관련한 이노시톨 대사는 동물세포를 포함한 진핵세포의 활성조절에 있어 반드시 필요한 시스템이다. 특히 SWI/SNF 복합체는 진핵세포의 크로마틴 리모델링을 통한 후성유전 조절의 핵심적 역할을 수행하기 때문에, 이를 정교하게 조절하는 인자들의 발굴 연구가 최근 활발하게 진행되고 있는 상황이다.

[용어설명]

이노시톨 대사 : 생체 내에서 합성, 분해되는 이노시톨 대사체들을 통하여 다양한 진핵세포의 기능과 활성을 조절함

SWI/SNF : 크로마틴의 구조적 변형을 유도하여 유전자 발현을 조절하는 대표적인 후성유전 조절성 단백질 복합체

진핵세포 : 핵을 가지고 있는 세포

크로마틴 : 진핵세포 내 존재하는 히스톤과 DNA의 결합체

연구팀은 이노시톨 대사를 관장하는 IPMK 효소와 SWI/SNF 후성인자가 서로 결합해 유전자 발현과 세포 정체성을 제어한다는 메커니즘을 규명했다.

IPMK 효소 단백질은 이노시톨의 다양한 대사에 관여하는 신호전달 인자로, 세포 내 기능에 대해서는 많이 알려진 바가 없었다. 

연구팀은 IPMK 단백질이 직접 SWI/SNF 후성인자와 결합할 뿐 아니라, 특정 크로마틴을 인식하는 과정에서 핵심적인 조절작용을 해 SWI/SNF 후성인자에 기반한 정교한 유전자 발현조절에 기여한다는 것을 밝혀냈다. 

IPMK와 SWI/SNF 간의 조절을 통해 줄기세포의 내배엽 분화가 조절된다는 점도 발굴, 줄기세포의 정체성을 결정하는 데 있어 핵심적인 과정임을 규명했다.

 

<strong>IPMK 효소에 의한 SWI/SNF 단백질 복합체의 기능조절
</strong><br>(위) 야생형 줄기세포에서는 IPMK-SWI/SNF 결합에 의해 유전체의 특정 크로마틴에 적절하게 작용가능하다.<br>(아래) IPMK 제거 줄기세포에서는 SWI/SNF 단백질 복합체가 크로마틴 접근성에 장애가 발생하여 정상적인 후성유전 조절이 실패했다.<br>[사진 제공 및 설명=한국과학기술원 김세윤, 이대엽 교수]
IPMK 효소에 의한 SWI/SNF 단백질 복합체의 기능조절
(위) 야생형 줄기세포에서는 IPMK-SWI/SNF 결합에 의해 유전체의 특정 크로마틴에 적절하게 작용가능하다.
(아래) IPMK 제거 줄기세포에서는 SWI/SNF 단백질 복합체가 크로마틴 접근성에 장애가 발생하여 정상적인 후성유전 조절이 실패했다.
[사진 제공 및 설명=한국과학기술원 김세윤, 이대엽 교수]

 


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