"수백개 암 유전자, 표적은 하나"…실시간 추적 기술 개발

암이나 신경퇴행성 질환처럼 수백 개의 유전자 변이가 얽힌 복잡한 질병의 공통 치료 표적을 찾는 획기적인 기술이 개발됐다.

미국 록펠러대학교 연구팀이 실시간으로 개별 세포의 유전자 활동을 추적해 질병의 공통 조절 지점을 찾아내는 플랫폼 '퍼터브페이트'(PerturbFate)를 개발했다고 생명과학 전문매체 애저라이프사이언스가 16일(현지시간) 보도했다. 이 연구 결과는 국제학술지 '네이처'(Nature)에 게재됐다.

연구를 이끈 준위에 카오 단일세포유전체학·집단역학 연구소장은 "수백 개 유전자가 질병과 연관된 것을 알 때, 어떻게 단일 치료법을 설계할 수 있을까라는 질문에서 연구가 시작됐다"고 밝혔다.

퍼터브페이트는 수백에서 수천 개의 유전자를 동시에 교란시킨 뒤, 각 세포에서 일어나는 분자 단위의 상세한 변화를 측정한다. 특히 DNA의 어떤 부분이 활성화되는지, RNA가 어떻게 생성되고 처리되는지를 실시간으로 추적해 서로 다른 유전자 변이가 세포에 어떤 영향을 미치고, 그 경로가 어디서 합쳐지는지를 보여준다.

연구팀은 이 플랫폼을 증명하기 위해 흑색종 약물 내성을 사례로 연구했다. 흔한 흑색종 치료제 '베무라페닙'(Vemurafenib)에 대한 내성과 관련된 143개 유전자를 흑색종 세포에서 체계적으로 차단했다. 이후 30만개 이상의 세포를 분석해 각 교란이 세포를 어떻게 변화시키는지 추적했다.

그 결과, 매우 다른 유전자 교란들이 모두 흑색종 세포를 동일한 약물 내성 상태로 만드는 것을 발견했다. 연구팀이 이 공통 조절 지점을 표적하자 약물 내성이 크게 감소했으며, 이는 병용요법의 유망한 전략을 제시한다.

특히 연구팀은 다양한 경로들이 궁극적으로 'VEGFC'라는 단일 생존 신호로 수렴되는 것을 확인했다. 이 신호를 차단하자 내성 세포는 더 이상 성장하지 못했다. 이는 복잡한 유전적 다양성이 반드시 복잡한 치료를 요구하지는 않는다는 점을 시사한다.

연구팀은 퍼터브페이트의 실험 및 계산 도구를 모두 공개했으며, 향후 배양 세포를 넘어 살아있는 시스템으로 접근법을 확장할 계획이다. 카오 소장은 "노화나 알츠하이머병 같은 더 복잡한 질병을 연구해 보다 효과적인 치료법을 안내할 공통의 취약점을 발견하고자 한다"고 말했다.