[메디칼업저버 박선재 기자] 암연구 패러다임이 바뀔 것으로 보인다. 

인간게놈 프로젝트가 완성된 이후 지금까지 암연구는 주로 유전체와 RNA를 연구하는 전사체를 분석해 암의 발생이나 진행, 전이 등을 파악해 왔다. 

그런데 최근 이 흐름이 바뀌고 있다. 맞춤형 표적치료를 위해 암을 일으키는 암단백유전체 표적을 분석·발굴하는 암단백유전체학(Cancer Proteogenomics)이 부각되고 있는 것. 

유전체와 전사체, 단백질 데이터를 통합해 생체 내에서 일어나는 반응을 통합적으로 분석하는 것이 암단백유전체학이다.

전문가들은 유전체와 전사체를 통해 얻어진 바이오마커만으로는 정확도가 떨어지기 때문에 최근 암단백유전체학이 부각되고 있다고 분석한다. 

단백질분석으로 암 정밀의료 앞당길 듯

국립암센터 김경희 교수(암의생명과학과)는 암단백유전체학은 암 연구 패러다임을 충분히 바꿀 것이라 내다봤다.

김 교수가 이렇게 자신있게 얘기하는 이유는 그 자신이 오랫동안 단백질을 분석해 해 왔고, 암에서 단백질의 역할을 알고 있기 때문이다. 

김 교수는 "유전체나 전사체 연구를 통해 얻어진 수많은 유전자 돌연변이 중 실제 암 조직에서 발현되는 돌연변이 유전자 선정이나 RNA 편집에 의해 일어나는 단밸질 서열 변화로 인한 약물 반응성 등은 유전체 분석으로만은 한계가 있다"며 "생체 시스템에서 일어나는 단백질의 인산화 등과 같은 정보를 유전체, 전사체 연구 결과에서는 얻을 수 없다. 따라서 단백질을 분석하는 단백유전체학이 필요하다"고 강조했다. 

단백유전체학이 발전하면 개인 맞춤형 정밀의학에 한발 더 다가설 수 있다는 게 김 교수의 생각이다. 

인간 게놈 프로젝트에서 얻은 표준 단백체(reference proteome) 데이터베이스를 이용해 질량분석스펙트럼과 펩티드 서열을 비교해 단백질을 동정(Identification)을 한다. 

그런데 사람마다 유전정보가 달라  개체 특이적인 아미노산 서열 변화(single amino acid variants)와 같은 경우에는 표준 단백체 데이터베이스에서 동정할 수 없다는 것. 

김 교수는 "이 한계를 극복하기 위해 맞춤형 데이터베이스를 제작한다"며 "동일한 환자에 대한 전사체 데이터를 함께 활용하면, 생체 내에서 실제로 발현되는 전사물들을 보다 많이 동정할 수 있고, 이를 이용해 개인 맞춤형 정밀의학의 실현이 가능해진다"고 말했다.  
 
암세포 신호전달체계와 관련이 있는 인산화 단백체(phosphoproteome) 한계도 단백유전체학이 극복할 수 있다고 한다. 
 
김 교수는 "기존의 방법은 단백체 활성에 대한 직접적인 정보를 주지 못해 환자의 예후 및 약물 반응성 예측에 한계를 보인다"며 "단백질의 인산화 변화를 측정하면, 세포 신호 전달 경로와 예후 및 약물 반응성의 상관성 분석이 가능하다. 결국 단백질 마커 발굴이 가능하고, 이를 통해 신뢰성 높은 바이오마커 발굴할 수 있다"고 기대감을 보였다. 
   
단백유전체학의 효과에 대한 논문은 이미 2014년 네이처와 2016년 셀 등을 통해 발표된 바 있다. 당시 유전체 연구만으로 구분했던 암종의 아형(subtype)을 단백체 데이터까지 통합해 더 세분화했을 때, 세분화된 아형이 암환자의 예후, 유전적인 변이 결과와 더 일치함한다는 것을 발표한 것이다. 

28일 국립암센터가 개최한 국제학술대회에 이 분야 최고 전문가라 할 수 있는 미국 국립암연구소(NCI) 임상단백체분석컨소시엄(CPTAC, Clinical Proteome Tumor Analysis Consortium) 단장인 Henry Rodriguez 박사가 기조강연을 했다. 

Rodriguez 박사는 네이처와 셀 등에서 효과를 입증한 후 2016년 ICPC(International Cancer Proteogenome Consortium)와 APOLLO(Applied Proteogenomics OrganizationaL Learning and Outcomes) 프로젝트를 론칭해 암단백유전체연구를 지속하고 있다고 발표했다. 

또 한 정밀의학 실현을 위해 암 단백유전체학 데이터 및 분석법 등을 CPTAC 데이터 통합시스템(CPTAC Data Portal)에 공개하고 있다고 했다.

APOLLO 네트워크는 미국 국방부 및 재향 군인 관리국의 의료 시스템과 파트너십을 맺음으로써 암 연구 및 환자 케어를 효과적으로 연결하여 일상에서 암 치료를 받는 환자들의 종양 조직을 이용해 단백유전체를 연구하는 프로젝트다. 

또 ICPC는 전 세계 12개국 과학자가 각 나라에서 발생하는 암에 대한 정확한 단백유전체 정보 확보를 위한 연구를 수행하는 작업이다.

Rodriguez 박사는 "정밀의학 실현을 위해 암 단백유전체학 데이터 및 분석법 등을 CPTAC 데이터 통합시스템에 공개하고 있다"며 "암단백유전체연구는 개인맞춤형 정밀의료의 미래를 앞당길 것"이라고 말했다.