성균관대학교 산학협력단

난치암 연구 도전, 재발과 전이암에서 대규모 ecDNA 발견

- 약학과 김훈 교수 연구팀, 네이처 자매지 Nature Genetics에 연구성과 발표

암의 재발 및 전이 과정에서 ‘ecDNA가 중요한 역할을 한다’는 연구 결과가 약학과 김훈 교수 연구팀과 미국 예일대학교 의과대학의 Roel Verhaak 교수 연구팀에 의해 밝혀졌다. 이 연구는 전이암에서 ecDNA(염색체외 원형 DNA)*가 암의 확산을 돕는 핵심 요소임을 대규모로 규명한 것이다.

* ecDNA: Extrachromosomal DNA, 암세포의 확산을 촉진하는 염색체 외부의 원형 DNA

ecDNA는 다양한 종양 유전자를 포함한 원형 DNA로 멘델의 유전 법칙을 따르지 않으며 종양의 이질성을 크게 증가시키고 유전자 발현을 증폭시키는 역할을 한다. 연구진은 2018년과 2020년 교모세포종을 포함한 난치암에서 ecDNA가 높은 비율로 발견된다는 선행 연구 결과*를 Nature Genetics에 발표한 바 있다.

* Nature Genetics 2018, Nature Genetics 2020

이번 연구에서는 원발암뿐만 아니라 전이암도 포함하여 9,000명 이상의 환자 정보를 활용해 대규모 전장유전체 빅데이터를 클라우드 컴퓨팅 기술로 분석하였다. 그 결과 원발암보다 전이암에서 ecDNA가 더 많이 존재한다는 사실을 세계 최초로 확인하였다.

연구팀은 화학치료 후 전이가 발생한 환자들이 다수의 ecDNA를 보유하고 있음을 발견하였고 이로 인해 치료 저항성 과정에서 ecDNA의 역할이 존재함을 확인했다. 또한, 다수의 암 재발 및 전이가 이루어진 환자의 종양 조직에서 ecDNA가 보존되는 양상이 확인되었으며, 이를 통해 ecDNA가 암의 재발 및 전이 과정에서 중요한 구동자(Driver)로서의 가능성을 제시하였다.

▲ 암종 별 ecDNA 보유 비율

ecDNA 연구는 암의 진행 및 전이 과정에서 암세포가 유리한 환경을 조성하는 메커니즘을 밝히고 있으며 난치암 극복의 핵심 분야로 떠오르고 있다. 특히, 선진국 주요 연구기관에서도 이 분야의 중요성을 인식해 대규모 연구를 선도적으로 추진 중이며 앞으로 ecDNA가 난치암 치료의 중요한 기전으로 주목받을 것으로 기대된다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 STEAM 연구사업의 지원을 받아 진행되었다. 연구 결과는 Nature 자매지인 Nature Genetics에 10월 14일 온라인으로 게재되었다.

※ 논문명: Mapping extrachromosomal DNA amplifications during cancer progression

※ 저널: Nature Genetics(IF: 31.7)

※ 논문링크: https://www.nature.com/articles/s41588-024-01949-7