▲ 암세포 핵 비대 현상이 유도되는 기전과 세포 생리에 미치는 영향(그림 및 설명=KAIST)  © 특허뉴스

암세포의 세포핵이 정상보다 커지는 ‘핵 비대 현상’은 병리 검사에서 흔히 발견되지만, 그동안 학계에서는 이를 암 악성화의 신호로만 해석해 왔다. 그러나 KAIST 연구진이 내놓은 새로운 발견은 기존의 통념을 뒤집는다. 핵이 커지는 것은 단순한 악성화 과정이 아니라, DNA 복제 스트레스에 따른 일시적 반응이며 오히려 암 전이 가능성을 낮출 수 있다는 사실이 확인된 것이다.

KAIST는 의과학대학원 김준 교수 연구팀이 김지훈 교수·김유미 교수 연구팀과 협력해 암세포 핵 비대의 원인과 의미를 분자 수준에서 규명했다고 밝혔다. 이번 성과는 병리학적으로 중요한 관찰 현상을 새롭게 해석하는 단서를 제공했으며, 향후 암 진단과 전이 억제를 위한 신규 치료 전략 개발의 가능성을 열었다.

DNA 복제 스트레스가 핵 비대의 직접 원인

연구팀은 암세포에서 흔히 발생하는 DNA 복제 스트레스가 핵 내부 액틴 단백질의 중합을 유발해 핵이 커지게 만든다는 사실을 밝혀냈다. 이로써 핵 비대는 암세포가 의도적으로 진화시킨 형질이 아니라, 스트레스 상황에서 나타나는 임시 반응임이 입증됐다. 특히 실험에서 핵이 커진 암세포일수록 실제 이동성과 전이 능력이 떨어진다는 점이 생쥐 모델을 통해 확인됐다.

다각적 분석으로 입증된 결과

연구는 △수천 개 유전자를 차례로 억제해 핵 크기 조절에 관여하는 핵심 유전자를 확인하는 유전자 기능 스크리닝, △핵 비대 시 활성화되는 유전자 프로그램을 규명하는 전사체 분석, △DNA 접힘과 유전자 배치 변화를 보여주는 3차원 유전체 구조 분석(Hi-C) 등 정밀한 기법을 동원했다. 이를 통해 핵 크기 변화가 단순한 물리적 확장이 아니라 유전자 발현과 DNA 구조 변화와 긴밀히 연결되어 있음을 밝혔다.

김준 교수는 “DNA 복제 스트레스가 핵 크기 균형을 무너뜨린다는 사실을 확인해, 오래된 병리학적 관찰의 배경 기전을 설명했다”며 “앞으로는 핵 구조의 변화를 암 진단과 전이 예측에 활용할 수 있는 새로운 지표로 삼을 수 있을 것”이라고 강조했다.

이번 연구에는 KAIST 의과학대학원 김창곤 박사(현 고려대 안암병원 혈액종양내과)와 홍세명 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 국제학술지 PNAS(미국국립과학원회보) 온라인판(9월 9일자)에 게재됐다.

논문명은 Replication stress-induced nuclear hypertrophy alters chromatin topology and impacts cancer cell fitness이다.