조병철, 윤태영, 임석아 교수팀 성과
타깃 유전자 있어도 효과 제각각 난제 해결

▲ 조병철 교수

표적 항암제 치료시 단백질 분석을 통해 효과를 예측할 수 있는 진단기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술이 상용화되면 폐암 환자의 치료성과를 미리 알 수 있어 치료율이  더 올라갈 수 있게 될 전망이다.

연세암병원 폐암센터 조병철 교수팀(종양내과), 서울대학교 생명과학부 윤태영 교수팀, 서울대학교병원 혈액종양내과 임석아 교수팀은 환자 조직 내에서 추출한 단백질의 상호작용을 측정해 폐암 표적항암제 반응성을 정밀하게 찾아낼 수 있는 방법을 찾아냈다.

연구팀은 암 치료 과정에서 특정 DNA 돌연변이가 존재해도 항암표적치료 성공률이 50%에 미치지 못할 뿐만 아니라, DNA 돌연변이가 발견되지 않는 환자도 항암표적치료에서 기대보다 월등한 효과를 거두는 등 다양한 예측 불가능한 사례가 나타나는 원인에 주목했다.

이를 해결하기 위해 단백질 상호작용 기반의 새로운 정밀진단 기술을 개발했다. 이는 표적 단백질의 단백질 간 상호작용, 즉 단백질 활성을 직접적으로 측정하는 방식으로 항암표적치료 반응이 높은 환자를 예측할 뿐 아니라 암 조직에 DNA 돌연변이가 없어 과거엔 효율성이 낮은 환자로 분류되던 대상군에서도 우수 효과 환자를 예측할 수 있게 됐다.

이번 연구는 단백질 사이 상호작용과 단백질 복합체 성분을 ‘단분자 공면역침강 기법’을 이용해 정밀하게 분석함으로써 암 조직에서 EGFR 단백질이 형성하는 특이적 복합체와 상호작용 체계를 규명한 것이 핵심이다.

연구팀은 단백질 상호작용과 인산화상태 측정 등 다각적 분석을 통해, 발암성 활성돌연변이가 발생한 EGFR 유전자에서 발현된 변종 EGFR 단백질이 근처 단백질들과 상호작용을 이뤄 특이적인 신호전달 복합체를 형성한다는 사실을 입증했다.

이 변종 EGFR 복합체는 정상 EGFR 단백질과는 다르게 인산화상태에 의한 신호전달조절 기능을 상실해 지속적인 성장신호를 내보냄으로써 암 세포가 성장하도록 유도한다는 사실도 확인했다.

이번 성과로 연구팀은 단분자 상호작용 분석으로 비소세포폐암에서 EGFR 표적항암제에 반응하는 집단을 선별함으로써 새로운 정밀진단 개념을 정립했다는 평가도 받고 있다.

연구팀은 동물을 이용한 前임상시험 뿐 아니라, 2건의 실제 암 환자 조직에 대한 다각적 단백질 정보 분석을 수행한 결과, 두 환자 모두 EGFR 표적항암제에 대한 반응성 차이가 단백질 정보 분석으로 가능한 것으로 평가했다.

연세의대 조병철 교수는 “7종의 유방암 세포주와 6종의 폐선암 세포주에서 HER2, EGF의 단백질 상호작용 분석결과가 해당 단백질을 대상으로 하는 항암표적치료 효과와 밀접한 상관관계가 있음을 입증했다. 또한, 편평상피세포폐암 환자 유래 아바타 마우스 8종에서도 EGFR 표적항암제에 대한 반응성이 EGFR 단백질 분석을 통해 예측될 수 있음을 발견했다"고 밝혔다.

이어 그는 "특히 현재 폐암환자의 경우 EGFR 돌연변이를 검사하고 있는 앞으로 이기술을 활용하면 돌연변이 여부에 관계없이 치료 효과를 예측할 수 있다"고 덧붙였다.

조병철 교수, 윤태영 교수, 임석아 교수가 공동 교신저자로 참여한 연구논문은 국제전문학술지인 ‘Nature Biomedical Engineering’  최근호에 ‘단일 분자 기술을 통한 단백질-단백질 상호 작용 관측으로 성장 인자 수용체에 대한 암의 의존성을 예측(Profiling of protein–protein interactions via single-molecule techniques predicts the dependence of cancers on growth-factor receptors)’ 이라는 제목으로 게재됐다.

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