카이스트 이상엽 교수팀, 환자 맞춤형 인체 가상세포 기술 개발

국내 연구진이 가짜 세포를 이용해 환자의 현재 상태를 정확히 파악해 맞춤형 진료가 가능하도록 하는 기술을 개발해 주목받고 있다.카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 환자의 세포 대사 특성을 정확히 예측할 수 있는 ‘인체 가상세포’ 시스템을 만들었다고 2일 밝혔다. 이번 연구성과는 미국 국립과학원에서 펴내는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘PNAS’ 최신호에 발표됐다.

인체 가상세포는 세포 안에서 일어나는 각종 화학적, 생물학적 반응을 컴퓨터상에 만들어 낸 다음 환자에게서 나타날 수 있는 세포 반응을 예측하는 기술이다.

환자 개개인별로 나타나는 질병의 특성과 항암치료 같은 치료약물의 표적을 예측하기 위한 시뮬레이션에 활용되는 등 임상에 적용 가능성이 커지고 있는 연구 분야다.

문제는 기존에 나온 가상세포들은 인체 유전자 특성에 대한 정보가 정확히 반영되지 않는 등 불명확한 정보를 사용하기 때문에 시뮬레이션의 정확도도 떨어져 임상에 사용하기 어렵다는 것이다.

인체 유전자의 경우 선택적 이어맞추기라는 과정을 통해 하나의 유전자라도 서로 다른 기능을 갖는 단백질(단백질 이소형)을 만들어 내는데 기존의 가상세포들은 이런 유전자 특성을 반영하지 못하고 있다.연구팀은 기존 가상세포에 반영됐던 생물학 정보들을 표준화하고 선택적 이어맞추기를 통한 단백질 이소형처럼 반영되지 않았던 정보를 업데이트 했다. 이 과정에서 다양한 단백질 이소형이 만들어 내는 세포 대사 정보를 자동적으로 반영할 수 있도록 하는 ‘겟프라 프레임워크’라는 방법론을 개발해 인체 가상세포 완성도를 높이는데 활용했다.

연구팀은 이렇게 만들어진 인체 가상세포 시스템과 암 환자 446명의 생물학적 데이터를 이용해 446개의 환자 맞춤형 가상세포를 만들었다. 이렇게 만들어진 환자 맞춤형 가상세포는 환자 개개인의 암세포 특성과 치료 방법을 정확하게 예측한 것으로 나타났다.

이번 연구 1저자로 참여한 김현욱 박사는 “이번 연구로 정교한 환자 개별 맞춤형 가상세포를 구축해 시뮬레이션하는 것이 가능해졌다”며 “4차 산업혁명 시대의 정밀의료를 선도할 수 있는 기반기술이 될 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr