암 돌연변이는 암 진단 이전 수십 년 전에 생기는 것
유럽 분자 생물학 실험실(EMBL)의 유럽 생물정보학 연구소(EMBL-EBI)와 프란시스 크릭 연구소의 연구원들은 암 발생 중 게놈 변화의 연표를 결정하기 위해 38가지 다른 유형의 암의 2,600개가 넘는 종양들의 전체 게놈(유전체)을 분석했다.

암은 사람이 평생을 살아가는 과정의 일부이기도 하다. 암은 시간이 흘러가면서 우리의 게놈이 변하는 과정에서 생긴다. 나이를 먹으면서 우리 세포들은 세포 분열을 한 후 게놈의 완전한 상태를 유지할 수가 없고 약간의 오류(돌연변이)를 일으키게 된다. 이 같은 과정은 다양한 유전적 소인과 (흡연 같은) 환경적 요인들에 의해 가속화될 수가 있다. 우리의 일생에 걸쳐 돌연변이가 쌓여 세포의 프로그램에 문제가 생겨 암으로 발전하게 된다.

이번 연구는 1,300명이 넘는 과학자들의 국제적인 공동연구인 전체 게놈에 대한 총체적인 암 분석(PCAWG)의 일부로 이루어졌다. 이 프로젝트는 많은 상이한 유형의 암을 유발하는 돌연변이의 기초적인 양태를 확인하고 분류하는 것이 목적이다. 이 연구 자료에 접근하는 것은 상당한 영향을 미쳐, 종양의 진행을 이해할 뿐만 아니라 조기 진단과 임상적인 개입의 가능성을 열어주는 것도 도와준다.

나무의 나이테를 추적하는 것과 비슷하게 우리는 정상적인 노화 과정을 통해 생기는 점 돌연변이의 지도를 작성해서 인간 게놈의 분자시계를 만들 수 있다고 유럽 생물정보학 연구소의 그룹 리더인 모리츠 게르스퉁은 말했다. 그것은 암에 나타나는 일부 변화의 연대를 측정하고 종양이 얼마나 많이 진행했는지를 측정하는 척도를 우리에게 제공해준다고 그는 설명했다.


연구진은 전체 게놈에 대한 총체적인 암 분석과 암 게놈 지도(ICGC)의 자료를 사용해서 교모세포종과 대장암과 난소 선암종을 포함한 여러 가지 다른 암 유형에 대한 종양 발생 시간표를 만들었다. 그들의 연구결과는 종양 발생이 개인의 전 생애에 걸쳐 있고, 따라서 암 진행을 일으키는 돌연변이들이 진단을 받기 수십 년 전에 생기는 것을 시사한다.

유럽 생물정보학 연구소의 박사후 연구원인 스테판 덴트로는 다음과 같이 설명했다. “우리는 종양 세포의 염색체 수의 변화가 종양의 진화 기간 중 전형적으로 늦게 일어나는 것을 관찰했다. 그러나 다형성 교모세포종 같이 어떤 경우에는 그런 변화가 진단을 받기 수십 년 전에 일어날 수가 있다. 일반적으로 세포는 염색체의 수가 홀수로는 아주 오래 생존하지 못하지만 웬일인지 이들 세포들은 아주 오래 생존한다. 그래서 아마도 수십 년 뒤에 발견될 종양을 만들어내는 듯하다.”

암 발생, 우리 세포의 정상적인 노화로 생기는 불행한 결과
프란시스 크릭 연구소의 암 유전체학 실험실의 그룹 리더로 공동 주저자인 피터 반 후는 이렇게 말했다. “우리는 전반적인 암 유형에 대한 최초의 유전자 돌연변이 연표를 개발했다. 30가지가 넘는 암에 대해서 이제 우리는 어떤 구체적인 유전자 변화가 일어날 가능성이 있는지, 또 그런 변화가 언제 일어날 가능성이 있는지를 안다. 이런 양태를 밝히는 것은 이제는 암의 조짐을 훨씬 더 일찍 알아채는 새로운 진단 테스트를 개발할 수 있는 것을 의미한다.”

암으로 발전하는 돌연변이의 순서와 연표를 이해하는 것이 암 발생의 메커니즘을 밝혀내는 데 도움이 될 수 있다. 만약 그런 순서와 연표를 모른다면 궁극적인 암세포들에 많은 변화가 존재하기 때문에 복잡해 보일 것이다. 돌연변이가 대체적으로 암 진행 기간 중 일찍 혹은 늦게 생기는지 여부를 결정할 수 있는 것은 조기 발견을 가능하게 해줄 수도 있다. 이는 선별해야 할 변화들을 결정하고, 그런 변화의 여러 단계에서 전암성 세포를 탐지해내는 것을 가능하게 만들아 줄 것이다.

모리츠 게르스퉁은 다음과 같이 말했다. “대체로 암 발생은 우리 세포의 정상적인 노화로 생기는 불행한 결과이다. 암의 분자적 진행을 완전히 이해하는 것은 조기 발견과 치료를 위한 표적물을 확인하기 위한 첫 걸음이다. 암이란 진단을 받기 전 오래전에 이미 많은 유전자 변화가 있는 것을 관찰하는 것은 그런 변화가 완전히 악성이 되기 전에 비정상적인 세포들을 탐지해내는 기회의 창문을 제공해준다.”

전체 게놈에 대한 총체적인 암 분석 프로젝트는 37개국의 1,300명이 넘는 과학자와 임상의가 관여하는 공동연구이다. 이 프로젝트는 38개의 상이한 종양 유형의 2,600개가 넘는 게놈을 분석해서 거대한 주요한 암 게놈 데이터를 조성하는 것과 관련이 있다. 이는 16개 작업 집단들이 암의 발생과 원인과 진행과 분류란 복합적인 측면을 연구하는 출발점인 것이다.

참조:
M. Gerstung et al., The evolutionary history of 2,658 cancers. Nature. 2020 Feb;578(7793):122-128. doi: 10.1038/s41586-019-1907-7.