사상 최대 암 유전체 분석…”유전자 변이 수십년 전부터 생겨”

사상 최대 규모의 '암 유전체 분석(PCAWG)' 프로젝트 결과 암을 일으키는 유전자 변이는 암이 발병하기 수십 년 전에 생기는 것으로 나타났다.

전례 없는 수준의 이번 연구는 전 세계 연구자들이 협력해 암 유전자를 포괄적으로 분석하는 PCWAG(Pancancer Analysis of Whole Genomes) 프로젝트를 통해 종양의 성장 관련 유전자 변이가 상세하게 밝혀진 것이다.

▲암 전체 게놈의 전이암 분석 (PCAWG) 컨소시엄. [출처: 네이처(nature)]

암 유전자 전체를 분석하는 것은 인간의 유전자 전체 염기서열을 분석하는 인간 게놈 프로젝트 완료 이후 암 연구자들의 커다란 목표였다.

미국 '암 유전체 아틀라스(TCGA)'와 ‘국제 암 유전체 컨소시엄(ICGC)’의 주도 아래 약 10년 전에 출범한 PCAWG 프로젝트는 전 세계 1,300명의 연구자가 협력해 총 38종류 암 유전자 2,658개를 분석했다. 

지금까지 진행되어 온 암 유전자 연구는 방법의 용이성 및 비용 측면에서 단백질을 코딩하는 엑손 영역에 초점이 맞춰져 왔다. 하지만, 엑손 영역은 암 유전자 중 단 1%에 지나지 않았다. 따라서 엑손 영역만을 대상으로 한 분석에서는 암 성장을 촉진할 수 있는 많은 가능성을 간과해 왔다.

PCWAG는 광범위한 데이터 품질 관리 및 데이터 처리, 유전자 변이를 검출하기 위해 수행되는 파이프 라인의 대규모 체계적인 실증 실험을 진행했다. 여러 데이터 센터에 분산된 방대한 데이터를 처리하는 계산 능력은 최근 클라우드 컴퓨팅 발달로 인해 프로젝트에 가속도가 붙었다.

또한 PCWAG의 연구팀은 암 유전체 분석뿐만 아니라 각 그룹이 데이터베이스의 데이터를 자유롭게 분석할 수 있는 체제도 마련했다. 

예를 들어, 종양의 약 1/5은 염색체 수백 부위 이상이 동시에 절단된 후 상당 부분 소실되고 일부가 다시 연결되는 '염색체 산산조각(chromothripsis)'이라는 이상한 현상이 일어나고 있는 것을 발견했다.

또한 유전자 변이를 일으키는 것으로 암의 발생 및 진전에 직접적인 역할을 하는 ‘드라이버 유전자(driver gene)’의 돌연변이가 각 종양에서 평균 4~5개 확인됐다. 

엑손 영역에 국한된 분석에서는 드라이버 유전자 변이가 발견된 암은 전체의 67%인 반면 PCWAG는 전체 95%에서 발견됐다. 이는 많은 암 환자가 이 드라이버 유전자를 표적으로하는 약물에 적합한 것을 의미한다. 

이미 영국을 비롯한 일부 국가에서는 암 환자에 대한 적절한 치료를 하기 때문에 개별 환자마다 종양의 유전체 해석이 진행되고 있다. PCWAG 연구팀은 환자 10만명의 임상 기록과 유전체 데이터를 보관하고 의사가 환자의 종양 유전체를 기반으로 따라  최상의 치료법을 결정하기 위해 상담 할 수 있는 ‘지식 은행(knowledge bank)’을 만들기 시작했다.

김민중 기자 itnews@