폐암세포 전이 막고 치료 가능 상태로 되돌린다

KAIST, 폐암세포 리프로그래밍 기술 개발

암이 다른 장기로 전이되면 치명률이 높아진다. 국내 연구진이 폐암 세포의 전이를 막고, 치료 가능한 상태로 되돌리는 기술을 개발했다.

KAIST(총장 이광형)는 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 폐암 세포의 성질을 변환시켜 암세포의 전이를 막고 약물 저항성을 없애는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

암세포는 전이 능력이 없는 상피세포에서 전이 가능한 중간엽세포로 변화되는 천이과정(EMT)을 겪는다. 연구팀은 이 과정에서 나타나는 다양한 암세포 상태들을 나타낼 수 있는 세포의 분자 네트워크 수학 모델을 만들었다. 이를 바탕으로 전이하거나 약물에 내성을 가진 중간엽세포를 전이가 안 되는 상피세포로 다시 돌아가도록 세포 성질을 변환하는 핵심 조절인자들을 발굴했다.

또 이 과정에서 전이가 잘 되는 불안정한 상태의 암세포가 되는 것을 피하고 항암 화학요법 치료가 잘 되는 상피세포로 온전히 바꾸는데 성공했다.

EMT 과정에서 변화가 불완전할 경우 상피세포와 중간엽세포의 특성을 모두 갖는 하이브리드 상태 세포가 되는데, 이들은  줄기세포의 지속적 자가복제 능력이 좋아져 약물 저항성과 전이 잠재성이 큰 것으로 알려져 있다. 암세포의 전이 능력을 낮추려는 기존 시도가 도리어 세포 악성을 키우는 어려움을 낳은 이유다.

연구결과 모식도 (자료=KAIST)

연구팀은 유전자 조절 네트워크의 수학 모델을 정립하고 컴퓨터 시뮬레이션 분석과 복잡계 네트워크 제어 기술을 적용했다. 그 결과, 중간엽세포 상태인 폐암 세포를 EMT 하이브리드 세포 상태를 회피하면서 전이 능력이 상실된 상피세포 상태로 역전시킬 수 있는 핵심 분자 타깃 p53(암 억제 단백질)과 SMAD4(EMT를 조절하는 신호전달을 매개하는 중심물질), ERK1/2 (세포의 성장 및 분화에 관여하는 조절인자)를 발굴하고 분자 세포실험을 통해 검증했다.

이번에 개발된 폐암 세포의 EMT 역전 기술은 암세포를 리프로그래밍해 높은 가소성과 전이 능력을 제거하고 항암 화학치료의 반응성을 높이는 새로운 항암 치료 전략이라고 연구진은 설명했다.

조광현 교수는 "높은 전이 능력과 약물저항성을 획득한 폐암 세포를 전이 능력이 제거되고 항암 화학요법치료에 민감한 상피세포 상태로 온전히 역전시키는 데 성공함으로써 암 환자의 예후를 증진할 수 있는 새로운 치료전략을 제시했다"라고 말했다.

조광현 교수 연구팀은 암세포를 정상세포로 되돌리는 가역 치료원리를 최초로 제시했으며, 대장암과 유방암세포 리프로그래밍에 성공한 바 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행됐으며 학술지 '캔서 리처시(Cancer Research)'에 실렸다. 논문 제목은 A cell fate reprogramming strategy reverses epithelial-to-mesenchymal transition of lung cancer cells while avoiding hybrid states 이다.