강석구 교수팀, 악성 뇌종양 ‘교모세포종’ 발암 기전 세계 최초 규명
세계적 학술지 네이처에 연구 결과 게재

의대 강석구 교수(신경외과학교실) 연구팀이 대표적인 난치암인 교모세포종의 발암 시작 부위를 세계 최초로 규명했다.

강석구 교수는 KAIST 의과학대학원 이정호 교수 연구팀과 융합연구를 통해 “인간 교모세포종이 암이 존재하지 않는 뇌실하영역(뇌실 밑부분)에서 시작된다.”고 밝혔다. 본 연구결과는 저명한 국제 학술지인 ‘네이처(Nature)’ 최신호에 게재됐다.

교모세포종은 뇌에 발생하는 악성뇌종양 중 가장 흔한 뇌종양이다. 교모세포종은 뇌압 상승으로 인한 두통과 뇌신경마비, 언어장애, 성격변화, 정신기능이상 등 뇌조직의 파괴로 인한 기능이상과 뇌의 이상 자극에 따른 경련 등을 일으킬 수 있다. 수술적 치료가 가장 중요하며 표준치료로 수술 후 항암치료, 방사선치료 등을 병행하지만, 예후가 좋지 않다. 표적항암제를 이용한 정밀암치료 접근법도 실패를 거듭하고 있다.

미국과 유럽 등에서 교모세포종에 관한 연구와 임상시험 등을 진행하고 있지만, 암 조직 자체에 관해서만 연구돼 왔다. 하지만 연구팀은 2013년부터 2017년까지 뇌종양으로 수술을 받은 30명을 대상으로 광범위절제 수술시 제거되는 종양조직, 정상조직, 뇌실주변조직 3가지를 조합해 분석했다.

분석 결과 암세포가 없는 뇌실하영역에서 낮은 빈도로 종양유발 돌연변이 세포가 발견됐다. 실제 56.3%의 교모세포종 환자의 종양에서 관찰된 종양유발 돌연변이가 종양이 존재하지 않는 뇌실하영역에서 낮은 빈도로 관찰됐다. 특히, 뇌실하영역 중에서도 성상세포리본 영역에 돌연변이가 집중됐다.

첨단 유전자 분석기법인 단일세포 시퀀싱을 통해 뇌실하영역에서 발생한 종양유발 돌연변이 세포가 시간이 지남에 따라 뇌의 다른 부위로 이동한다는 사실도 확인됐다.

동물모델로 검증한 결과도 같았다. 유전자 편집 동물모델을 통해 뇌실하영역에 발생시킨 종양유발 돌연변이 세포(P53, PTEN, EGFR)가 뇌실하영역을 떠나 뇌의 다른 부위로 이동했다. 나아가 시간이 지나면서 교모세포종이 발생했다.

강석구 교수는 “인간 교모세포종이 암이 발생한 부위가 아닌 정상신경줄기세포가 존재하는 뇌실하영역에서 암 발생이 시작된다는 암 발생의 획기적인 발견”이라며 “암 조직에 쏠려있는 암 연구를 암의 기원이 되는 조직으로 방향을 전환해야 암 치료의 비밀을 풀 수 있다는 새로운 방향성을 제시한 것”이라고 설명했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 뇌실하영역의 종양유발 돌연변이가 교모세포종으로 진화하는 과정을 막기 위한 치료약 개발을 준비 중이다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단, 보건산업진흥원, 서경배 과학재단, 보건복지부 세계선도 과학자 육성사업의 지원을 받아 진행됐다.

교모세포종 발암의 시작을 불꽃놀이에 비유한 그림. 암의 발생이 암이 존재하는 부위가 아니라 멀리 떨어져 있는 뇌실하영역에서 시작된다는 것을 보여 준다. 불꽃놀이의 불꽃 하나하나가 무수히 셀수 없는 암세포 클론이라면, 그 근원은 불꽃을 발사하는 대포에서 시작됨을 비유해 전체 연구 결과를 묘사했다.