개유선암의 유전분석 과정 개요. 191마리의 개에서 양성 및 악성유선종양 조직, 비교분석을 위한 혈액 및 정상유선조직을 동시에 확보함. 확보된 조직에서 DNA 및 RNA를 분리해 차세대시퀀싱(엑솜시퀀싱, 전사체 시퀀싱)을 이용해 포괄적인 분석을 함 (김상우 연세대학교 교수 제공) 2020.07.17 / 뉴스1

암컷 개에서 높은 빈도로 발생하는 개 유선암에 대한 유전자 변이 지도가 나왔다. 개의 유전정보는 이미 15년 전 해독됐지만 암을 유발할 수 있는 전체 유전체를 대상으로 변이를 종합적으로 살필 수 있는 지도가 나온 것은 이번이 처음이다.

한국연구재단은 김상우 연세대 의과대학 교수가 주축이 된 연세대·가톨릭 의대, 건국대 수의대, 광주과학기술원 공동 연구팀이 개 암의 유전자변이 패턴을 파악하는 데 성공했다고 17일 밝혔다.

연구팀은 암에 걸린 반려견에 대한 적극적 치료의 토대가 되는 것은 물론, 비교의학적 분석을 통해 사람의 암을 더 잘 이해하는 데 기여할 것으로 기대했다.

사람의 경우에는 유전체 분석이 다수 이뤄져 암을 유발할 가능성이 있는 유전자변이가 대부분 발견됐다. 이를 바탕으로 환자 개개인의 특징적인 유전변이를 토대로 최적의 치료를 제공하는 정밀의료가 가능해져 이미 도입 중이다. 반면 개의 경우에는 사람과 유사한 모양과 과정으로 암이 진행된다고 알려졌지만 암을 일으키는 유전변이는 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 건국대학교의 서정향 교수 연구팀에서 확보한 유선암 발병견 191마리의 종양 및 다양한 시료를 대상으로 종양에 대한 유전체 정보를 분석했다. 김상우 연세대 교수, 김태민 가톨릭의대 교수 및 남호정 광주과학기술원 연구진이 유전체, 전사체(유전자 발현) 데이터를 생산하고 이를 생물 정보학 기법으로 분석해 유전자 변이지도를 완성하였다.

유전자변이 지도는 하나의 질병에서 반복적으로 나타나는 모든 유전변이의 종류와 빈도를 망라한 것으로 질병의 원인, 진단, 치료를 판별하는 데에 기초 자료로 사용된다.

유방암 발생에서 중요한 역할을 하는 PI3K-Akt 및 p53분자경로의 핵심유전자에서 관찰된 개유선암(양성 및 악성) 및 인간유방암에서의 유전변이 빈도를 나타냄 (김상우 연세대학교 교수 제공) 2020.07.17 /뉴스1

유전체 검사 결과, 인간의 유방암의 대표적 발암원인으로 꼽히는 PIK3CA 유전자의 변이가 반려견에서도 나타나는 것을 확인했으며, 이에 관련한 PI3K-Akt 신호전달경로에 관여하는 다양한 유전자에서도 다수의 유전변이를 찾을 수 있었다. 연구진은 "개에서 발생하는 유선암과 인간의 유방암이 비슷한 유전자 고장에 의하여 발생하는 것임을 의미한다"고 설명했다.

나아가 연구진은 유선암에 걸린 개의 유전자 변이지도와 인간 유방암에서 변이가 나타나는 주요 유전자(PIK3CA, PTEN, TP53, BRCA)를 비교한 결과 같은 유전자들 내 비슷한 위치에서 비슷한 빈도로 변이가 나타나는 것을 확인했다. 또한 같은 유선암이지만 유전자 발현의 정도에 따라 더 예후가 좋지 않은 아형(subtype)이 존재하며, 이는 사람 종양에서 알려진 아형과도 밀접한 관련이 있음이 밝혀졌다.

암에 걸린 개의 대규모 시료데이터를 구축하고 유전자 분석을 통해 개가 암에 걸리는 유전적 배경을 밝힌 이번 연구성과는 반려견의 수명 증가는 물론 인위적으로 종양을 유발한 실험 동물모델과 달리 사람과 같은 환경에서 생활하는 반려견에서 자연적으로 생긴 암을 분석한 것이다.

연구진은 "연구를 오랫동안 하면서 가장 큰 목표는 그 누구라도 연구성과의 혜택을 입어 질병을 치료하거나 혹은 삶을 되찾는 것"이라며 "이번 연구를 통해 사람뿐 아니라 개에게도 그런 혜택이 있다면 그것 또한 하나의 큰 목표다. 실용화를 위해 수의대학 팀과 연구를 계속 진행할 계획"이라고 밝혔다.

과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 게재됐다.