KAIST, 세계 최대 3차원 암 게놈 지도 구축

생명과학과 정인경 교수, 대규모 암 유전체 구조 변이 해독 새 방법 제시

KAIST(총장 신성철)는 생명과학과 정인경 교수가 한국생명공학연구원(원장 김장성) 국가생명연구자원정보센터(KOBIC) 이병욱 박사 연구팀과 공동 연구로 세계 최대 규모 3차원 암 게놈 지도 데이터베이스(DB)를 구축, 공개했다고 28일 밝혔다 (데이터베이스 주소: 3div.kr).

공동 연구팀은 인체 정상 조직과 암 조직, 그리고 다양한 세포주 대상 3차원 게놈 지도를 분석 및 데이터베이스화 해 약 400여 종 이상의 3차원 인간 게놈 지도를 구축하는데 성공했다. 이를 통해 암세포에서 빈번히 발생하는 대규모 유전체 구조 변이(structural variation) 기능을 해독할 수 있는 신규 전략을 제시했다.

정인경 교수, 이병욱 박사가 공동 교신 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '핵산 연구(Nucleic Acid Research)' 저널 11월 27일자 온라인판에 게재됐다.(논문명: 3DIV update for 2021: a comprehensive resource of 3D genome and 3D cancer genome)

3차원 암 게놈 지도 해독을 통한 유전자 조절기능 규명 이미지

3차원 암 게놈 지도 기반 재조합된 대규모 복합 구조 변이 이미지

그동안 암세포 유전체에서 발생하는 돌연변이를 규명해 암의 발병 기전을 이해하려는 연구 시도가 이어졌다. 최근에는 유전자에서 발생하는 점 돌연변이뿐 아니라 대규모 구조 변이에 관한 연구가 활발히 이뤄지고 있고, 이들을 활용한 신규 암세포의 특이적 유전자 발현 조절 기전 규명의 중요성도 제시됐다. 하지만 대다수 구조 변이는 DNA가 단백질을 생성하지 않는 비 전사 지역에 존재, 1차원적 게놈 서열 분석만으로 이들의 기능을 규명하는 데는 한계가 있었다.

이에 정인경 교수 연구팀은 지금까지 공개된 모든 암 유전체의 3차원 게놈 지도를 확보해 전 세계 최대 규모의 3차원 암 유전체 지도를 작성했다. 그리고 대규모 구조 변이와 3차원 게놈 지도를 연결할 수 있는 분석 도구들을 개발했다. 그 결과, 연구팀은 대규모 암 유전체 구조 변이에 따른 3차원 게놈 구조의 변화 그리고 이들의 표적 유전자를 규명할 수 있었다.

공동 교신 저자 이병욱 박사는 "최근 세포 내 3차원 게놈 구조 변화가 다양한 질병, 특히 암의 원인이 된다는 것이 밝혀지고 있는데, 이번 연구를 통해 이를 연구할 수 있는 도구들을 세계 최초로 개발했다"면서 "이번 연구 결과를 활용하면 암의 발병 원리를 이해하고 더 나아가 항암제 개발에도 중요한 정보를 제공할 것으로 기대한다"고 밝혔다.

정인경 교수는 "암에서 빈번히 발생하는 대규모 구조 변이 기능을 3차원 게놈 구조 해독을 통해 정밀하게 규명 가능함을 보여줬다"면서 "이번 연구 결과는 아직 해독이 완벽히 이뤄지고 있지 않은 암 유전체를 정밀하게 해독하는 기술을 한 단계 더 발전시키는 계기가 될 것"으로 예상했다. 이번 연구는 한국연구재단 기반산업화 인프라와 서경배과학재단 지원을 받아 수행했다.

정인경 KAIST 교수.