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[바이오토픽] 우린 모두 짜깁기다: 인체는 상이한 유전체들의 모자이크
생명과학 양병찬 (2019-06-07 09:37)

새로운 연구에 따르면, 통상적인 인간의 조직(tissue)은 온통 변이(mutation)투성이라고 한다.

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29개의 상이한 인체조직을 포괄적으로 연구에 따르면, "인체는 상이한 유전체를 가진 세포의 집락(cluster)들로 구성된 복잡한 모자이크이며, 그런 세포집락들 중 상당수는 암(癌)에 기여할 수 있는 변이를 포함하고 있다"고 한다.

이번 연구는 해당분야에서 발표된 사상 최대의 연구로, 약 500명에게서 채취된 수천 개의 샘플에서 추출된 데이터를 분석했다. 《Science》 6월 6일호에 발표된 이번 논문은(참고 1), 과학자들이 '암의 발병 메커니즘(참고 2)'과 '암의 조기탐지 방법'을 더 잘 이해하는 데 기여할 것으로 보인다.

"이제 우리는 '우리가 모두 짜깁기이며, 체내의 세포들 중 상당수가 이미 암변이(cancer mutation)를 보유하고 있다'는 사실을 알게 되었다"라고 영국 힝스턴 소재 웰컴생어연구소(Wellcome Sanger Institute)의 이니고 마르팅코레나(유전학)는 말했다. "그 세포들은 암의 씨앗(seed)이다."

조직의 모자이크는 세포에 변이가 축적됨으로써 형성되는데, 변이는 세포분열 과정에서 끼어드는 DNA 오류나 환경요인(예: 자외선이나 흡연과 같은 환경요인들에 노출됨)에서 비롯된다. 특정 변이를 보유한 피부세포가 분열할 때, (주변의 피부와 유전적으로 상이한) 피부 패치가 만들어질 수 있다.

선행연구에서, 피부(참고 3)·식도(참고 4)·혈액(참고 5)에는 높은 수준의 모자이크가 존재하는 것으로 밝혀졌다. 이런 정보들은 전형적으로, 현미경의 조직샘플 속 특정 유전자를 시퀀싱하는 과정에서 입수되었다.

복잡한 패턴들

보스턴 소재 매사추세츠종합병원(MGH)의 그래드 게츠(계산생물학)는 선행연구들의 결과에 큰 흥미를 느꼈다. 그러나 게츠가 이끄는 연구진은 다른 방법을 취하기로 결정했는데, 그 내용인즉 "소소한 샘플에서 DNA를 시퀀싱하는 대신, 「유전형-조직발현(GTEx: Genotype-Tissue Expression)」이라는 프로젝트에서 산출된 RNA 시퀀스의 데이터베이스를 탐색하는 것"이었다. 인체는 DNA를 주형으로 삼아 RNA 시퀀스를 만들므로, DNA의 변이는 간혹 RNA에 반영된다.
RNA를 연구하기로 결정한 덕분에, 게츠가 이끄는 연구진은 (약 500명에게서 채취한 29개 조직에서 추출된) 6,700개 샘플의 데이터에 신속하게 접근할 수 있었다. 그러나 그들의 접근방법에는 약점이 하나 있었으니, 그것은 "모든 DNA가 RNA를 코딩하는 게 아니어서, 모든 DNA 변이가 RNA 시퀀스에 나타나지는 않는다"는 것이었다. 설상가상으로, GTEx 프로젝트를 위해 사용된 샘플들은 사이즈가 비교적 커서, '독특한 유전체를 가진 소규모 세포집락'에서 얻은 DNA 서명(DNA signature)이 '훨씬 더 많은 다른 세포들'에 매몰될 수 있었다.

"전반적으로 볼 때, 이번 연구에서 발견된 일부 조직의 모자이크 사례는 '선행연구에 기반하여 예상된 것'보다 적었다. 그럼에도 불구하고, 이번 연구의 핵심사항은 "모자이크가 광범위한 조직에 존재한다"는 사실을 증명했다는 것이다"라고 마르팅코레나는 말했다.

이번 연구의 결과는 다음과 같다. (1) '세포분열 속도가 매우 빠른 조직(예: 피부와 식도를 구성하는 조직)'은 '세포분열 속도가 느린 조직'보다 모자이크를 더 많이 보유하는 경향이 있는 것으로 나타났다. (2) 모자이크는 나이가 듦에 따라 증가하며, (DNA를 손상시킬 수 있는 환경요인에 노출되는) 폐와 피부에서 특히 많이 발견되는 것으로 밝혀졌다.

뉴노멀(New Normal)

DNA 복구를 도우며 유전체의 수호자(guardian of the genome)로 알려진 TP53의 경우, 변이가 가장 흔히 일어나는 장소 중 하나였다. TP53에 나타나는 특정 변이는 암과 관련되지만, 세포가 종양을 탄생시키기 전에 다른 유전에 추가적인 변이를 초래할 수 있다.

"우리가 주목하고 있는 것은 최초의 전암성 변화(earliest precancerous change)인데, 그중 일부는 더 많은 변이를 축적시키게 된다"라고 캐나다 브리티시 컬럼비아 암 담당청(British Columbia Cancer Agency)의 에린 플레전스(암유전체학)는 말했다. "그중에는 궁극적으로 암이 될 수 있는 것이 있다."

"연구자들의 다음 과제는, '암이 될 세포'와 '정상인 세포'를 구분하는 것이다"라고 존스 홉킨스 의대의 크리스티안 토마세티(응용수학)는 말했다. "그것은 암을 초기에 탐지하려는 노력을 향상시키는 데 매우 중요하다."

토마세티는 혈류를 순환하는 종양의 DNA를 탐지하는 방법을 개발했는데, 연구자들은 그 방법이 언젠가 암의 초기징후를 발견하는 데 사용되기를 희망하고 있다. 그러나 토마세티에 따르면, 그가 이끄는 연구팀은 처음에 깜짝 놀랐다고 한다. 왜냐하면 일부 변이(암과 관련되어 있으므로, 종양의 존재를 시사하는 변이)가 정상적인 혈구세포에서 발견되었기 때문이다.

"이 같은 난맥상은 뉴노멀(new normal)이다. 우리의 과제는 '우리가 어떤 것을 정상적이라고 불러야할지'를 이해하는 것이다"라고 토마세티는 말했다(참고 6).

☞ 뉴노멀(New Normal)이란 '시대의 변화에 따라 새롭게 부상하는 표준’을 뜻하는 말이다. '뉴노멀'이라는 단어는 2003년 미국의 벤처 투자가 로저 맥나미가 처음 사용했다. 그는 2000년대 초반 형성된 미국의 버블 경제 이후 새로운 기준이 일상화된 미래를 일컫는 의미로 이 용어를 사용했다.

 

당시 미국은 버블 경제의 거품이 빠지면서 급속도로 경기가 악화되었다. 그리고 악화된 경제상황은 이전과는 다른 새로운 경제기준을 형성했다. 이러한 상황에 비추어 볼 때 ‘뉴노멀 시대‘란 그간 경제를 좌우하던 기존의 규칙들('올드노멀')이 무너지고 새로운 원칙들이 정립되는 시대를 뜻한다.

 

※ 출처: 네이버 지식백과(참고 7)


※ 참고문헌
1. https://science.sciencemag.org/content/364/6444/eaaw0726
2. https://www.nature.com/news/genomic-studies-track-early-hints-of-cancer-1.22911
3. https://doi.org/10.1126%2Fscience.aaa6806
4. https://doi.org/10.1126%2Fscience.aau3879
5. https://doi.org/10.1056%2FNEJMoa1409405
6. https://science.sciencemag.org/content/364/6444/938
7. https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3479976&cid=58439&categoryId=58439

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-019-01780-9
 

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
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  댓글 1
회원작성글 dhleemd  (2019-06-08 05:36)
"RNA sequence analysis reveals macroscopic somatic clonal expansion across normal tissues"는 "RNA 염기서열 분석으로 정상세포에 체세포 분지계들의 팽창이 광범위한 것을 알게 되었다. " 의 의미로 받아
들여진다. 역자의 제목은 매우 도발적이나 "우린 모두 짜깁기다: 인체는 상이한 유전체들의 모자이크

"는 본문의 내용과는 거리가 있고 이는 인위적인 유전체 편집이나 삽입의 의미가 내포되어 있다. 제목만 보면 reverse engineering을 연상하게 된다.
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