[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 광주과학기술원(GIST)은 생명과학과 최진욱 교수팀이 폐암 발생 이전 돌연변이 세포가 주변 조직을 암 성장에 유리한 환경으로 변화시키는 과정을 세계 최초로 규명했다고 29일 밝혔다. 이 연구는 국제학술지 '네이처'에 4월 22일 온라인 게재됐다.

최 교수팀은 미국 메모리얼 슬론 케터링 암센터(MSK) 이주현 교수 연구진과 공동으로 폐암 초기 단계에서 일어나는 세포 간 연쇄 반응 구조를 밝혔다. 폐 선암은 초기 증상이 거의 없어 대부분 진행된 상태에서 발견되며 사망률이 높다. 그동안 폐 줄기세포의 유전자 돌연변이(KRAS G12D)가 암으로 발전하는 과정은 알려졌으나, 돌연변이 세포가 주변 정상 조직을 암 친화적 환경으로 변화시키는 구체적 메커니즘은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 마우스 모델과 3차원 폐 오가노이드(인공 장기) 실험을 통해 암 발생 초기 단계의 세포 간 신호 전달을 추적했다. 폐 조직을 단일세포 수준으로 분석한 결과, 폐암 발생은 3단계 연쇄 반응을 거친다는 것을 확인했다.

먼저 유전자 돌연변이가 발생한 폐 줄기세포가 '암피레귤린(AREG)'이라는 신호 물질을 대량 분비해 주변 세포에 공격적 신호를 보낸다. 이 신호를 받은 섬유아세포들은 조직 복구 기능을 잃고 조직을 경화시키는 '섬유화 상태'로 전환된다. 마지막으로 형성된 섬유화 환경이 면역세포(대식세포)를 불러들여 염증 반응을 극대화하고, 이 염증 신호가 다시 돌연변이 세포의 악성 변화를 촉진하는 악순환이 만들어진다.

연구팀은 암피레귤린 신호 축을 유전적·약물적 방법으로 차단했을 때 섬유화 미세환경 형성이 억제되고 폐암 초기 발생이 현저히 저지되는 것을 확인했다. 이는 암 발병 후 치료하는 기존 방식을 넘어 암 발생 자체를 원천 차단할 수 있는 새로운 치료 표적을 제시한 것이다.

연구팀은 연세대학교 세브란스병원 박무석 교수 연구팀과 협력해 실제 환자 환경에서도 이 기전이 작동하는지 검증했다. 환자 상태를 모사한 3차원 오가노이드 폐암 모델에서도 섬유화 미세환경이 실제 폐 조직 내에서 유도되는 현상이 확인됐으며, 이는 이번 연구 결과가 임상 환경에서도 적용될 가능성을 보여준다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자지원사업, 우수연구 글로벌 매칭연구 지원사업(한국-영국), 이공계 학술연구지원사업, 바이오혁신기반조성사업과 보건복지부·보건산업진흥원 의사과학자 글로벌 공동연구지원사업, 지역의료 연구역량강화사업의 지원을 받았다.

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