젊은 층 뇌암 어디서 시작할까?…"기원세포 찾았다"

국내 연구진이 악성 뇌종양 치료의 새 장을 열었다. 종양 덩어리가 보이기 훨씬 이전부터 뇟속 세포에서 시작된다는 사실을 처음으로 규명하면서 조기 진단과 재발 억제 치료의 새로운 전기를 마련했다.

특정 유전자(IDH)에 이상이 생겨 발생하는 IDH-돌연변이 신경교종은 50세 이하 젊은 성인에게 가장 흔한 악성 뇌종양으로 재발률이 높아 치료가 어렵다. 그동안 치료는 눈에 보이는 종양 덩어리를 제거하는 데 집중돼 왔다.

이정호 KAIST 교수(의과학대학원), 강석구 연세의대 교수(세브란스병원 신경외과) 공동연구팀은 IDH-돌연변이 신경교종이 정상 뇌조직에 존재하는 교세포전구세포(Glial Progenitor CellGPC)에서 기원한다는 사실을 최초로 규명했다고 9일 밝혔다. GPC는 정상 뇌에도 존재하는 세포로, 유전자 변이가 생기면 악성 뇌종양의 출발점이 될 수 있는 세포를 이른다.

이 연구 결과는 국제학술지 사이언스(Science) 1월 9일자에 게재됐다. 논문 제목은 IDH-mutant gliomas arise from glial progenitor cells harboring the initial driver mutation.

연구팀은 광범위 절제 수술을 통해 확보한 종양 조직과 종양 주변의 정상 대뇌피질을 정밀 분석한 결과, 겉보기에는 정상인 뇌조직 안에 이미 IDH-돌연변이를 가진 기원세포(cell of origin)가 존재한다는 사실을 밝혀냈다. 이는 악성 뇌종양이 특정 시점에 갑자기 생겨나는 게 아니라, 정상 뇟속에서 이미 시작돼 오랜 시간에 걸쳐 서서히 진행된다는 점을 처음으로 입증한 결과다.

연구팀은 어떤 유전자가 어디에서 작동하는지를 한 번에 보여주는 최신 분석 기술인 공간 전사체 기술(spatial transcriptomics)을 활용해 이런 변이를 가진 기원세포가 대뇌피질에 존재하는 교세포전구세포라는 것을 확인했다.

이와 함께 환자에게 발견된 것과 동일한 유전적 변이(driver mutation)를 마우스의 교세포전구세포에 도입해 실제 뇌종양이 발생하는 과정을 동물모델에서 재현했다.

이 연구는 뇌종양의 기원을 규명한 기존 연구를 한 단계 확장한 성과다. 연구팀은 앞서 2018년, 대표적인 악성 뇌종양인 교모세포종(glioblastoma)이 종양 본체가 아닌, 성인 뇌에서도 새 뇌세포를 만들어낼 수 있는 뇟속의 원천 세포인 뇌실하영역(subventricular zone)의 신경줄기세포(neural stem cell)에서 시작된다는 사실을 밝히면서 뇌종양 연구의 패러다임 전환을 이끌었다.

이번 연구는 교모세포종과 IDH-돌연변이 신경교종이 같은 뇌암이라 하더라도, 출발 세포와 시작 위치가 전혀 다르다는 사실을 규명하며, 뇌종양은 종류마다 발생 과정이 근본적으로 다르다는 점을 분명히 했다.

강석구 교수(공동 교신저자)는 뇌종양은 종양 덩어리가 보이는 자리에서 바로 시작되지 않을 수 있다라면서 뇌종양의 아형에 따라 기원세포와 기원 부위를 직접 공략하는 접근은 조기 진단과 재발 억제 치료의 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 단서가 될 것이라고 전했다.

이번 연구 성과를 바탕으로 KAIST 교원창업기업 소바젠㈜은 IDH-돌연변이 악성 뇌종양의 진화와 재발을 억제하는 RNA 기반 혁신신약 개발을 진행 중이다. 또 세브란스병원은 연구중심병원 한미혁신성과창출 RD 사업을 통해 난치성 뇌종양의 초기 변이 세포 탐지제어 기술 개발을 추진하고 있다.

이번 연구의 단독 제1저자인 박정원 박사(KAIST 의과학대학원신경외과 전문의)는 KAIST의 세계적 기초과학 연구 역량과 연세대 세브란스병원의 임상 역량이 결합해 이룬 성과라며 환자를 진료하며 품어왔던 이 종양은 어디서 시작되는가라는 질문이 이번 연구의 출발점이었다고 말했다.

이 연구는 서경배 과학재단, 한국연구재단, 과학기술정보통신부, 보건복지부, 한국보건산업진흥원(의사과학자 양성사업)의 지원으로 이뤄졌다.