백혈병 항암제 반응 조절 '분자 기전' 규명…"내성 극복 실마리"

표적항암제가 암세포를 사멸시키는 원리가 규명됐다. 이 원리를 이용하면 표적항암제 내성 환자를 치료하는 데 효과를 높일 수 있을 것이라는 기대가 나온다.

KAIST는 생명과학과 임정훈 교수, 의정부을지대병원 혈액암센터 김동욱 교수, 울산과학기술원(UNIST) 김홍태 교수가 참여한 공동연구팀이 만성 골수성 백혈병 항암제의 반응을 조절하는 새로운 분자 기전을 규명했다고 23일 밝혔다.

(왼쪽부터) 의정부을지대병원 혈액암센터 김동욱 교수, UNIST 김홍태 교수, KAIST 임정훈 교수, KAIST 박주민 박사. KAIST

만성 골수성 백혈병은 조혈모세포의 유전적 이상으로 비정상 단백질 'BCR::ABL1'이 생성돼 발생한다. 'BCR::ABL1'은 세포에 성장 신호를 보내 암세포가 지속해 증식하는 주요 원인으로 알려졌다.

표적항암제는 이를 억제하는 표준 치료 방법으로 활용된다. 하지만 일부 환자는 약물 내성 또는 치료 반응이 낮아 표적항암제를 이용한 치료에 한계가 따른다.

이와 관련해 공동연구팀은 항암제가 세포 내 단백질 생산 과정에 미치는 영향에 주목, 항암제가 투입됐을 때 단백질을 만드는 리보솜(Ribosome)의 흐름이 꼬이면서 서로 부딪히는 '리보솜 충돌'이 발생한다는 사실을 확인했다. 이 과정에서 세포 내부에 강한 스트레스가 유발되고, 결국 암세포가 자멸에 이른다는 결론이다.

리보솜 충돌을 감지하는 핵심 센서로는 'ZAK' 단백질이 지목됐다. 특히 공동연구팀은 ZAK 단백질이 평소에는 AKT 신호(세포의 생존·성장·증식·대사 및 이동을 조절하는 신호전달 경로)·와 결합해 암세포가 자라는 것을 돕는 조력자 역할을 하지만, 표적 항암제 치료가 시작되면 리보솜 충돌을 감시해 암세포 사멸을 이끄는 감시자로 돌변하는 것을 확인했다.

ZAK 단백질이 암의 진행 과정과 치료과정에서 정반대의 역할을 수행하는 것을 입증한 세계 최초의 사례다.

AI 생성 이미지. KAIST

공동연구팀은 백혈병 환자에게서 유래된 암세포를 분석해 이 같은 기전을 검증하는 과정도 거쳤다. 이 결과 리보솜 충돌을 늘리는 약물을 사용할 경우 항암 효과가 향상되고, 반대로 ZAK 기능이 저하된 경우는 항암제 반응성이 낮아지는 것으로 확인됐다.

이를 근거로 공동연구팀은 ZAK 기능 저하 또는 리보솜 스트레스 반응 부족이 표적항암제 치료에서 내성을 야기할 수 있는 것으로 판단한다. 이는 바꿔 말해 환자별 ZAK 활성 상태를 기반으로 치료 반응을 예측하고, 맞춤형 병용 치료 전략을 설계할 수 있음을 시사한다.

이번 연구는 만성 골수성 백혈병 치료에서 리보솜 스트레스 신호 경로의 중요성을 제시했다는 점에서 의미를 갖는다. 향후에는 표적항암제의 효과를 높이고, 새로운 병용 치료 전략 개발로 이어질 수 있다는 것이 공동연구팀의 기대다.

특히 약물 내성으로 치료에 어려움을 겪는 환자에게 새로운 치료 가능성을 제시할 수 있을 것으로 예상된다.

임 교수는 "이번 연구는 세포가 비정상적인 단백질 합성을 감지하고, 이를 죽음의 신호로 전환하는 과정이 치료에 얼마나 중요한가를 보여준 사례"라고 말했다.

한편 이번 연구에는 KAIST 박주민 박사가 제1 저자로 참여했다. 연구 결과는 지난달 30일 혈액학 분야 학술지 '루케미아(Leukemia)' 온라인에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr