- 폐암 환자 샘플을 이용한 차세대 염기 서열 분석방법 및 세포생물학적 방법을 이용 방사선치료를 받은 환자의 예후를 회귀적 방법으로 분석하여 KEAP1-NEF2L2 항산화 기작이 방사선 치료 저항성 인자임을 밝힘 

- 폐암에서 변형된 Glutamine 대사를 저해시킴으로써 KEAP1의존적 항산화 저항성이 극복되어 질 수 있음을 제시하여 유전적 배경에 맞는 환자 맞춤형 방사선 치료의 가능성 제시

그림 1. 연구 모식도: 232명의 폐암 환자 중 방사선 치료를 받은 97명의 환자들로부터 샘플을 채취하여 유전자를 분석하고 재발이 되어진 그룹과 치료가 되어진 그룹으로 나누어 암 재발인자를 규명함 (1). 이를 검증하고자 세포생물학적 방법을 이용 (2, 그림2 참조)하여 방사성 저항 인자를 찾고 그것을 극복하기 위한 방안을 연구 (3).   그림 발췌: Cancer Discovery DOI:10.1158/2159-8290.CD-20-0282

융합생명공학과 전영준 교수 연구팀은 한국연구 재단의 개인 기초연구 사업 (NRF-2020R1F1A1071579)의 지원과 Stanford 의과대학과의 공동연구를 통하여 항산화의 주요 기작인 KEAP1-NFE2L2 Pathway의 활성정도가 방사선 치료를 이용한 폐암환자의 치료 후 예후 판단에 주요한 요소임을 규명하였다. 

환자 맞춤형 항암 치료는 화학적 항암치료법에 상용화 된 반면, 방사선 치료법에는 그 가능성이 타진되어진 적이 한번도 없었다. 이에, 연구팀은 스탠포드 그룹과 협업하여 폐암 환자 232 여명중 방사선 치료를 받은 약 100명의 환자군으로 부터 얻은 샘플을 차세대 염기서열 분석 방법을 이용하여 분석한 결과 KEAP1/NFE2L2의 유전자에 돌연변이를 가진 환자군에서 방사선 치료 후 재발과 높은 상관성을 확인하였다. 이에 유전자 가위 기술을 이용하여 KEAP1이 제거된 Knock-out 폐암 세포주를 구축하고, 여기에 폐암 환자에서 발견되어진 돌연변이 KEAP1유전자를 삽입하여 그 활성을 측정하고 해당 결과를 방사선 치료 후 내성을 보인 환자군들 혹은 치료가 되어진 그룹들과 비교분석하여 KEAP1의 돌연변이의 형태에 따라 방사선 치료저항성을 예측할 수 있다는 결과를 제시하였다.  이에 더하여, 연구팀은 해당 유전자에 근간한 방사선 저항성 세포주가 글루탐산의 신진대사 저해를 통하여 극복 할 수 있음을 역시 제시하였다. 

그림 2. KEAP1-NFE2L2와 방사성 치료 저항성과의 상관성분석을 위한 연구 모식도

해당 연구 결과는 비단 방사선 치료 역시 개인의 유전적 배경에 따라 치료방법에 변화를 주어야 한다는 새로운 패러다임을 제시함으로써 폐암 환자의 치료효과를 극대화 시킬 수 있음과 동시에 해당 개념을 다른 암종으로 적용 시킬 수 있는 높은 가능성을 제시한 결과로 평가받고 있다. 관련 결과는 2020년 12월호에 종약학관련 최고 권위지 중에 하나인 Cancer Discovery에 표지논문으로 게재되었다. 

현재 전영준 교수 연구팀은 액체생검방식과 차세대 염기서열 분석방법을 이용하여 항암 치료저항성 인자를 항암 치료과정의 암 환자 혈액의 혈장으로 부터 분석 / 예측 할 수 있는 방법의 개발에 매진하고 있으며 이를 이용한 암 세포생물학 방식과 결부하여 새로운 유형의 항암 치료저항성 인자를 찾는 연구를 수행하고 있다.