세포 비정상적 굳어 있는 '잠금장치' 비밀 풀었다…암·노화 치료 희망

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = KAIST 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 세포가 비정상적으로 굳어진 상태를 유지하는 ‘잠금장치’를 찾아내고, 이를 제어해 정상 상태로 되돌릴 수 있는 혁신적 원천 기술 ‘루트(ROOT)’를 개발했다고 21일 밝혔다.

세포는 외부 자극에 따라 상태가 변하지만, 자극이 사라져도 변한 상태를 유지하는 '비가역성' 현상이 있다. 이 현상은 정상 세포 분화에 필요하지만, 암세포 전이 같은 질병 악화에도 관여한다. 연구진은 복잡한 분자 네트워크 속 '양성 되먹임 회로'가 비가역성의 원인임을 규명했다.

'루트' 기술은 세포 내 분자들의 상호작용을 컴퓨터 논리 모델로 구현해, 수천 개 회로 중 세포 상태를 고착시키는 '비가역성 커널'을 찾아내는 최신 연구 기법이다. 이를 통해 '분자적 잠금장치'를 발견했다.

연구진은 이를 활용해 두 가지 제어 방법을 제시했다. '리셋 제어'는 잠금장치를 유지하며 현재 세포만 초기 상태로 되돌리는 방식이고, ‘역전 제어’는 잠금장치 원인을 제거해 세포 상태 이동을 자유롭게 하는 방식이다.

이 기술은 B세포 분화, 폐암의 상피-간엽 전이, 단일세포 전사체 분석 등 다양한 모델에 적용돼 주요 인자들과 일치하는 핵심 회로를 정확히 찾아내고, 세포 상태를 효과적으로 되돌릴 방법을 입증했다.

이번 연구는 ‘왜 세포가 돌아오지 못하는가’라는 근본 질문에 답하며, 향후 암과 노화 등 비정상 세포 상태를 치유하는 새로운 치료전략 개발의 토대를 마련했다는 데 의미가 있다.

조광현 교수는 “한번 변한 세포의 원인 회로를 찾아내 제어하는 기술을 개발했다”며 “비정상 세포 상태를 정상으로 되돌리는 혁신적 치료 전략에 활용할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 김종완, 장성훈 박사 공동 제1저자를 비롯해 이종훈 박사, 코빈 호퍼 박사과정 학생이 참여했으며, 연구 결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) 온라인판 8월 18일 자에 게재됐다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구사업과 기초연구실 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

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