암세포 속의 특정 변이나 단백질만 차단하는 표적항암제에 내성이 발생, 암이 다시 진행하는 이유가 밝혀졌다.
교육과학기술부는 KAIST(한국과학기술원) 바이오 및 뇌공학과 조광현 교수팀이 어크(ERK) 신호전달경로를 표적으로 하는 멕(MEK) 억제제의 내성과 원리를 규명했다고 12일 밝혔다.
어크는 세포의 증식과 생존을 담당하는 대표적인 신호전달 분자로, 대부분의 암세포에서 활성화 된다. 특히 피부암과 갑상선암은 어크 신호전달경로에 있는 물질인 비라프(BRAF)의 변이로 활성화돼 암으로 발전하는 경우가 많다.
어크 신호전달경로에는 표적항암제인 멕 억제제가 효과적이다. 멕은 어크의 활성화를 담당하는 상위 신호전달 분자이며, 비라프는 멕을 활성화시킨다. 그러나 멕 억제제를 써도 결국 내성이 발생해 암이 다시 진행하는 문제가 있다.
연구팀은 내성과 그 원리를 수학모형과 대규모 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 분 석하고, 분자생물학실험과 바이오이미징 기술로 검증하는데 성공했다.
그 결과 멕 억제제를 사용하면 어크 신호전달이 줄어들지만 또 다른 신호전달경로(PI3K)가 활성화돼 멕 억제제의 효과가 반감되는 것을 알아냈다. 또한 이런 반응이 신호전달 물질 간의 복잡한 상호작용과 피드백으로 이뤄진 네트워크 구조에서 비롯됐음을 밝히고, 그 원인이 되는 핵심 회로를 찾았다.
이 회로를 억제하는 약물과 멕 억제제를 병용하면 항암 효과를 높일 수 있을 것으로 예상된다.
조 교수는 "이번 연구는 멕 억제제에 대한 약물 저항성의 원인을 시스템 차원에서 규명한 첫 사례"라며 "약물이 세포의 신경전달경로에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션으로 예측해 내성을 극복할 수 있다"고 말했다.
이번 연구결과는 분자세포생물학 분야의 권위 있는 학술지 '분자세포생물학지(Journal of Molecular Cell Biology, IF=13.4)'의 표지눈문으로 실렸다.