유전자 편집기술 인 "CRISPR(CRISPR-Cas9)"을 이용해, 소아에서 볼 수 있는 횡문근육종 암세포를 건강한 근육세포로 바꾸는 실험에 미국 생물의학연구소 콜드스프링하버연구소 등 연구팀이 성공했다.
횡문근육종은 장래에 골격근(횡문근)이 되어야 할 세포에서 발생하는 암으로, 소아에서 젊은 성인에 걸쳐 100만명당 4~5명 정도의 비율로 발병한다고 한다. 환자의 약 70%는 6세 미만의 소아이며, 고위험으로 간주된 사례의 생존율은 50% 미만이라는 위험한 암 중 하나.
그런 횡문근육종 치료법을 개발하기 위해, 콜드스프링하버연구소 분자생물학자 크리스토퍼 바콕 교수 등 연구팀은, 암세포를 건강한 세포로 재프로그램하는 "differentiation therapy(분화요법)"라는 치료법에 대해 연구. 분화 요법은 약물 등을 사용하여, 미성숙한 암세포를 성숙시키고 건강한 세포로 분화시킴으로써 암을 치료하는 기법이다.
분화요법은 이미 골암과 혈액암 등에서 테스트되었으며, 미국 식품의약국(FDA)은 백혈병 분화 치료를 위해 4가지 약을 승인했고, 이 약들은 일반적으로 암세포 내 특정 단백질을 저해함으로써 기능한다고 한다.
분화란 줄기세포가 체내에서 다양한 역할을 하는 근육세포나 지방세포 등으로 변화하는 과정인데, 횡문근육종 환자에서는 유전자 변이에 의해 PAX3-FOXO1이라는 특수 단백질이 생산되면서 횡문근 세포에서의 분화가 정지된다고 한다. 그 결과 세포가 횡문근이 되는 대신 암 조직이 형성되어 버린다는 것.
그래서, 바콕 씨 등 연구팀은 CRISPR을 사용해 다양한 유전자를 비활성화하고, 어떤 유전자가 PAX3-FOXO1과 연계해 세포 분화를 정지하는 단백질을 생산하는지 조사. 그 결과, 횡문근육종 세포가 유전자 발현을 조절하는 NF-Y라는 단백질을 만드는 능력을 상실하면, 암세포가 근육세포로 분화하는 것으로 나타났다.
바콕 씨는 성명에서, "세포는 말 그대로 근육으로 변하고, 종양은 암으로서의 모든 속성을 잃게 됩니다. 암세포는 단지 자기 자신을 늘리려는 세포에서 수축에 전념하는 세포(근육세포)로 바뀌고 있습니다"라고 코멘트.
또, 유전자 편집을 하지 않고 PAX3-FOXO1과 NF-Y를 비활성화해도 같은 효과가 있는데, 이 단백질들은 물리적으로 상호작용하고 있는 것이 아니라, NF-Y가 특정 DNA 배열에 결합함으로써 PAX3-FOXO1을 만드는 유전자를 켜고 있다는 것. 따라서 NF-Y를 만드는 유전자를 차단하는 것만으로 PAX3-FOXO1의 생산도 차단할 수 있다고 연구팀은 보고했다.
이 연구 결과가 실제로 횡문근육종 치료에 응용되기까지는 다양한 문제를 해결해야 하는데, 극복해야 할 장애물 중 하나는 NF-Y가 대사나 세포 주기와 같은 세포의 건강한 프로세스에도 관여하고 있다는 점. 그러나 횡문근육종 세포는 PAX3-FOXO1 발현 변화에 매우 민감해 암세포가 근육세포로 분화하기에는 충분해도 건강한 조직이 손상될 만큼 길지 않은 치료에 최적의 기간이 있다고 연구팀은 보고 있다.
바콕 씨는, "이 기술(CRISPR을 이용한 유전자 편집 기술)을 통해, 어떤 암세포든 분화시킬 방법을 찾을 수 있습니다. 이것은 분화 요법을 보다 이용하기 쉽게 하기 위한 중요한 단계일지도 모릅니다."라고 말하고 있다.
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