방사선이 유발하는 DNA 돌연변이 특성 규명

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[아이뉴스24 최상국 기자] 암 치료의 중요한 방법 중 하나인 방사선 치료는 암 조직을 효과적으로 파괴하거나 성장을 억제하는 데 중요한 역할을 한다. 하지만 방사선이 우리의 세포에 유발하는 돌연변이에 대한 이해는 아직 미흡하다. 한국의 의과학자들이 이러한 공백을 메울 수 있는 연구 결과를 발표했다.

주영석 KAIST 의과학대학원 교수 연구팀은 손태건 동남권원자력의학원 박사, 김경수·장지현 서울대학교 의과대학 방사선종양학과 교수팀과의 공동 연구로 방사선이 생체 세포에서 만들어내는 DNA 돌연변이의 특성을 명확히 규명해 냈다고 15일 밝혔다.

연구진은 실험실에서 방사선을 조사해 세포에 돌연변이를 유도한 후, 방사선이 만들어낸 돌연변이를 유전체 서열분석 기술을 통해 규명하는 방식으로 방사선이 유발하는 DNA 돌연변이의 양과 패턴을 정밀하게 이해하는 데 성공했다.

국내 의과학자들이 방사선 유발 DNA 돌연변이 특성을 처음으로 규명했다. [사진=KAIST]

연구팀은 방사선이 인체에 미치는 영향을 종합적으로 이해하기 위해 생쥐와 사람의 다양한 장기(위, 소장, 대장, 간, 유방, 폐, 췌장, 나팔관 등)에서 얻은 세포를 다양한 선량의 방사선에 노출하고, 각각의 세포마다 유도된 돌연변이를 정밀하게 검출하기 위해 세포 하나하나를 오가노이드 세포 배양 기술을 응용해 증폭했다. 이런 방법으로 총 200개의 세포 유전체 서열로부터 방사선 피폭 양에 비례해 증가하는 특정 패턴의 돌연변이들을 규명했다.

연구결과 1Gy (그레이)의 방사선량은 매 세포마다 약 14개 내외의 돌연변이를 만들어내는 것으로 나타났다. 그레이(Gy)를 시버트(Sv)로 변환하면 1그레이는 우리나라 연간 평균 자연방사선 양의 320배에 해당하는 수치다. (대한민국 평균 자연 방사선량은 연간 약 3.08 mSv(밀리시버트). 일반적으로 흉부 엑스레이는 약 0.2 mSv, 흉부 CT는 1~10 mSV 내외이며, 암 치료용으로 사용되는 방사선의 선량은 60 Sv 내외이다)

방사선이 만들어내는 변이의 패턴은 다른 원인에 의한 돌연변이와는 달랐는데, 주로 짧은 염기 결손 (short base deletion)과 소수의 염색체의 역위(inversion), 전위 (translocation), 다양한 복잡 구조변이(complex genomic rearrangements)들로 구성되어 있었다. 방사선은 서로 다른 세포 종류에도 모두 비슷한 정도의 돌연변이를 만들어 내는 것으로 밝혀졌다.

연구진은 “이번 연구를 통해 방사선이 분자 수준에서 세포에 미치는 영향을 명확하게 규명했다. 방사선이 우리 세포의 DNA를 얼마나, 어떻게 변화시키는지에 대한 첫 규명으로, 방사선 연구 분야에서의 중요한 전환점으로 평가된다”고 의미를 부여했다.

또한 “이번 연구를 통해 방사선이 인체 DNA 에 미치는 영향에 대해 정확히 알 수 있는 도구를 가지게 된 것으로 생각한다. 이번 연구에 쓰인 연구 방법론으로 많은 후속 연구가 나올 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구에는 서울대학교 유전공학연구소, 영국 케임브리지 줄기세포 연구소, 오스트리아 분자생명공학연구소(IMBA) 및 카이스트 교원창업기업 지놈 인사이트의 연구자들도 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘셀 지노믹스(Cell Genomics)’의 온라인판에 14일 발표됐다. (논문명: Quantitative and qualitative mutational impact of ionizing radiation on normal cells).

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