KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • News

News

(왼쪽부터) 우리 대학 생명과학과 정인경 교수, 서울대 암연구소 김태유 교수, 우리 대학 생명과학과 김규광 박사과정, 김무영 박사, 이정운 박사

< (왼쪽부터) 우리 대학 생명과학과 정인경 교수, 서울대 암연구소 김태유 교수, 우리 대학 생명과학과 김규광 박사과정, 김무영 박사, 이정운 박사 >

 

세계 최초로 예전에 비해 최대 규모로 한국인 대장암 환자 3차원 게놈 지도를 작성하여 화제다. 

우리 대학 생명과학과 정인경 교수 연구팀이 서울대학교 암연구소 김태유 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 인공지능 기반 알고리즘을 활용한국인 대장암 환자의 3차원 게놈 지도를 최초로 제시했으며 이를 토대로 암 세포 특이적인 유전자 조절 기전을 통해 특정 종양유전자들이 과발현되는 현상을 규명했다고 24일 밝혔다. 

1차원적 게놈 서열 분석에 기반한 현재의 암 유전체 연구는 종양유전자들의 과발현 기작을 설명하는데 한계가 있었다하지만 3차원 공간상에 게놈이 어떻게 배열되는지를 분석하는 3차원 게놈 (3D genome) 구조 연구는 이러한 한계를 극복 가능케 하고 있다본 연구에서는 정상 세포에서는 존재하지 않는 암 세포 특이적 염색질 고리(chromatin loop) 구조가 유전자 발현 촉진 인자인 인핸서와 종양유전자 사이의 상호작용을 형성하여 과발현을 유도하는 인핸서 납치(enhancer-hijacking) 현상에 초점을 두어 연구하였다. 

우리 대학 생명과학과 김규광 박사과정이 주도한 이번 연구는 게놈간의 공간상 상호작용을 측정할 수 있는 대용량 염색체 구조 포착 Hi-C (High-throughput Chromosome Conformation Capture) 실험 기법을 활용하여 대장암 3차원 게놈 지도를 작성하고 대장암 특이적 3차원 게놈 변화를 환자 개개인별로 분석할 수 있는 인공지능 기반 알고리즘을 개발했다그 결과 공동연구팀은 광범위한 규모의 3차원 게놈 구조 변화와 이로 인한 다양한 종양유전자의 활성화를 확인했다.

그림 1. 연구 모식도

< 그림 1. 연구 모식도 >

 

연구팀은 이번 연구를 통해 암 특이적 3차원 게놈 구조의 변화로 인한 종양유전자 활성 기작을 명확히 제시하였으며 이로 인한 환자 예후와 약물 반응 등 임상적인 특성과의 연관성까지 제시해 맞춤 치료 원천기술 확보에 기여했다. 

지금까지 암 세포주에 대한 3차원 게놈 구조 연구는 일부 보고 되었으나대규모 환자 암조직에 대한 연구는 조직 내 세포 이질성종양 순도암세포 이질성 등의 문제로 인한 정밀 암 특이적 3차원 게놈 구조 분석의 한계로 수행되지 못하였다. 

반면에 이번 연구에서 연구팀은 AI 기반 알고리즘으로 환자 개인 종양 조직으로부터 얻어진 복잡한 신호를 해석할 수 있었으며 그 결과 최대 규모인 환자 40명의 종양 조직과 인접한 정상 대장 조직을 사용해 3차원 게놈 지도를 작성할 수 있었다또한 DNA 서열정보를 보여주는 전장유전체 지도의 경우 다양한 인종에 대해 생산되고 있고 한국인의 전장유전체 지도 또한 개발되었으나 한국인 3차원 게놈 지도특히 종양 조직에 대한 3차원 게놈 지도는 이번 연구에서 최초로 제시됐다. 

이번 연구 결과는 국제 학술지`셀 리포츠(Cell Reports, IF=9.995)'에 7월 13일 자로 출판됐다. (논문명: Spatial and clonality-resolved 3D cancer genome alterations reveal enhancer-hijacking as a potential prognostic marker for colorectal cancer)

그림 2. 암에서는 다양한 종류의 변이가 발생하며 암 특이적 3차원 게놈 구조 변화 또한 발생한다. 이로 인해 유전자가 잘못된 전자조절인자와 공간상에 인접하게 되어 비정상적인 발현이 일어나는‘인핸서-납치’현상이 발생한다. 본 연구에서는 최초로 최대 규모의 한국인 대장암 환자의 3차원 게놈 지도를 작성하였으며 이를 인공지능 기반 알고리즘을 이용하여 분석, 종양유전자의 활성화와 그 영향을 규명하였다.

< 그림 2. 암에서는 다양한 종류의 변이가 발생하며 암 특이적 3차원 게놈 구조 변화 또한 발생한다. 이로 인해 유전자가 잘못된 전자조절인자와 공간상에 인접하게 되어 비정상적인 발현이 일어나는‘인핸서-납치’현상이 발생한다. 본 연구에서는 최초로 최대 규모의 한국인 대장암 환자의 3차원 게놈 지도를 작성하였으며 이를 인공지능 기반 알고리즘을 이용하여 분석, 종양유전자의 활성화와 그 영향을 규명하였다. >

 

서울대학교병원 혈액종양내과 김태유 교수는 이러한 결과는 개별 암 환자들마다 서로 다르게 나타나는 종양 이질성을 이해하는 데 매우 중요한 요소가 될 수 있으며이를 이용한 환자 맞춤형 치료 연구의 시발점이 될 것이다라고 말했다. 생명과학과 정인경 교수는 기존의 점돌연변이나 유전체 변이만으로는 설명이 어려운 암 유전체를 3차원 게놈 구조 관점에서 재해독하고 신규 암 타겟을 발굴할 수 있는 수 있는 새로운 접근법을 제시했다고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 서경배과학재단의 지원을 받아 수행됐다.

 


List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
143 허원도 교수님_머리에 빛을 비춰 신경세포 재생과 공간기억 향상 file 생명과학과 2020.04.27 4713
142 2020 Spring KAIST Compass 생명과학과 2020.05.07 3457
141 김광수 석좌교수님_한인과학자, 줄기세포 치료 첫 성공 생명과학과 2020.06.03 3796
140 전상용 교수님_ 면역항암제 효율 높인 나노입자 백신 개발 file 생명과학과 2020.06.17 3743
139 이승재 교수님_One More Key to Human Longevity Found After Worm Research 생명과학과 2020.07.03 11477
138 전상용교수님_항암제 표적 단백질을 약물 전달체로 쓴다?​ file 생명과학과 2020.08.26 3510
137 서경배재단 ‘올해의 신진 과학자’ 조원기 교수 선정 생명과학과 2020.09.16 4613
136 정현정교수_ 커피링 효과로 감염병 신속진단 기술 개발 생명과학과 2020.09.17 2818
135 정원석 교수_ 삼성전자, ‘세계 알츠하이머의 날’ 맞아 연구원 노력 담은 영상 공개 생명과학과 2020.09.21 3138
134 [한국의 AI 추격자들] 서범석·백승욱 루닛 창업자 file 생명과학과 2020.10.30 3696
133 조병관 교수님 _Newly discovered metabolic pathway uses single carbon gases as a feedstock file 생명과학과 2020.11.20 4436
132 정현정 교수님_도파민의 성질로 박테리아 생장의 실시간 탐지 기술 개발​ 생명과학과 2020.12.09 1942
131 김진우 교수님_생명의 신비상 장려상 수상 생명과학과 2020.12.24 2224
130 전상용 교수님_Researchers review future directions of nanomedicine development 생명과학과 2020.12.28 1576
129 정원석 교수님_Astrocytes eat connections to maintain plasticity in adult brains 생명과학과 2020.12.28 2552
128 정인경 교수님_KAIST, 전 세계 최대 규모의 3차원 암 게놈 지도 구축 생명과학과 2020.12.29 1843
127 김찬혁 교수님_인공지능 이용 면역항암 세포 3차원 분석기술 개발 생명과학과 2021.02.08 1780
126 오병하 교수님_자연에 없는 고감도 단백질 센서 제작 플랫폼 개발 생명과학과 2021.02.08 1314
125 김진우 교수님, 천주교 서울대교구 생명위원회 제 15회 '생명의 신비상' 수상 생명과학과 2021.02.18 1345
124 조병관 교수님_Antibiotic tolerance study paves way for new treatments 생명과학과 2021.02.19 2423
Board Pagination Prev 1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ... 23 Next
/ 23