암 발생과정 등에 관여하는 `마이크로RNA’를 조절할 수 있는 유전자지도가 뉴욕의 한인 과학자에 의해 해독됐다.

뉴욕 라커펠러 대학 생물정보학(Computational Biology) 박사 과정에 있는 지성욱(32, 사진)씨와 로버트 다넬 교수팀은 초고속 유전자 서열분석 기술(High-throughput sequencing)을 융합한 `HITS-CLIP’이라는 기술을 개발, 마이크로 RNA의 조절 유전자 지도를 해독했다.

이에 따라 특정 유전자가 과도하게 작동해 발생하는 암의 근원 유전자만 억제하는 방식으로 `마이크로RNA 기반치료제’를 개발함으로써 맞춤형 질병치료가 가능할 수도 있을 전망이다.이 지도와 기반 기술은 기초의학 연구에도 사용될 수 있을 것으로 전망된다. 이번 연구결과를 담은 논문은 지씨를 제1저자로, 유명 과학학술지 `네이처(Nature)’ 17일자 온라인판에 발표됐다.

연구진은 마이크로 RNA가 아고너트(Argonaute)라는 단백질과, 유전자 전사체인 메신저RNA(mRNA)와 결합하고 이를 통해 메신저 RNA의 발현을 억제시키는 역할을 한다는 사실에 주목, 쥐의 뇌조직과 인간의 자궁경부암 세포에 마이크로 RNA와 메신저 RNA로 이루어진 아고너트 단백질 복합체를 생체내에서 결합, 분리하는 기술(HITS-CLIP)을 성공시켰다. 또한 연구팀은 300여종에 달하는 마이크로RNA가 한 종류당 약 600여개의 메신저 RNA에 붙는다는 사실과 질병과 관련한 각각의 유전자 기능 역시 추가로 밝혀냈다.

■ 각종질병 맞춤형 치료 가능
세계 최초 암유발 유전자 지도 해독한 지성욱 씨

“기초의학 연구에 제대로 사용된다면 암을 비롯한 각종질병의 맞춤형 치료가 가능해질 겁니다.”

17일 과학학술지 네이처지에 발표된 세계 최초 마이크로 RNA-메신저 RNA-아고너트로 이루어진 아고너트 복합체의 지도 해독에 주도적인 역할로 학계의 주목을 받고 있는 지성욱(32)씨. 로버트 다넬 라커펠러 대학의 교수연구팀 소속으로 ‘HITS-CLIP를 이용한 마이크로 RNA -메신저 RNA지도 해독’(Argonaute HITS-CLIP decodes micro RNA-mRNA interaction maps)의 제1저자인 지성욱씨는 지난 1년간 로버트 다넬 교수와 셀 수 없는 토의를 통해 사실상 실험을 개발하고 자료를 분석하는데 주된 역할을 담당했다.

MIT, UCSD 뿐 아니라 자신이 몸담고 있는 라커펠러 대학의 타 연구팀에서도 각각 같은 결과를 위해 실험중이어서 이들과의 경쟁이 스트레스였다는 지씨는 “우리팀이 가장 먼저 가장 정확한 결과를 얻어냈다는 점에서 보람을 느낀다”고 밝혔다. 마이크로 RNA가 메신저 RNA의 어느 부분과 결합하는지 그 위치를 밝혀낸 이번 연구의 가장 큰 성과는 이 두 RNA의 결합을 조절하게 됨으로써 결합위치 이상으로 발생하게 되는 암세포를 사전에 막을 수 있는 기술을 찾아냈다는 것이다.

그동안 잘못된 결합위치가 이상유전체의 과대한 발현으로 인해 암을 발생시켜 왔었고 지씨의 연구팀 뿐 아니라 유수의 연구팀들이 그 위치를 찾아내기 위해 노력해왔었다. 이미 2008년 초고속 유전자 서열 분석방법(HITS-CLIP)을 개발, 사이언스지에 이를 발표한바 있는 지씨의 연구팀은 지난해 여름 쥐 뇌속의 150만개의 염기서열을 발견하는 데 성공했지만 이를 컴퓨터로 모두 분석하는데만 6~7개월이 걸렸다. 지씨는 “기존과는 다른 새로운 분석방법을 이용하는 것이어서 실험만큼이나 분석과정이 어려웠다”며 “누구도 성공한 적이 없었던 메신저 RNA의 서열을 처음으로 분리해내는 것과 150만개의 유전자 조각을 모두 해독해내는 방
법이 어려웠지만 효과적인 분석을 위해 컴퓨터시뮬레이션을 이용한 알고리즘을 독자적으로 개발하기도 했다”고 밝혔다.

비록 이번 연구가 쥐의 뇌조직과 자궁 경부암세포를 이용해서 실시됐지만 쥐와 사람의 유전자가 99% 비슷하다는 것을 감안한다면 인간의 뇌에 적용, 앞으로 획기적인 의학적 성과가 기대된다. 실제로 지씨의 연구팀은 이번 연구 성과를 바탕으로 인간 암세포와 뇌 연구를 진행하고 있기도 하다. 연구팀은 암 뿐 아니라 쥐와 인간의 유전자 자체가 거의 동일함에도 마이크로 RNA와 메신저 RNA의 결합 위치 차이가 두 개체의 뇌의 기능에 영향을 끼친다는 연구결과를 바탕으로 결합위치 차이와 인간진화의 상관성에 대해서도 연구를 계속하고 있다.

지씨는 고려대학교 생명과학부 95학번으로 고려대학교 생명공학원 석사를 거쳐 2003년 라커펠러대학 스로언 케터링 암 연구소 생명정보학 박사과정에 입학, 현재 라커펠러 대학 분자 뇌종양학 연구실의 박사과정 6년차로 올 9월 졸업을 앞두고 있다. 컬럼비아 대학 신경생물학 박사후과정생인 부인 장은숙씨와의 사이에 아들 은성(1)군을 두고 있다.

<최희은 기자>

A1