차세대융합기술연구원 백선하 교수 연구팀, IDH 돌연변이 신경교종의 진행‧재발 메커니즘 규명

(왼쪽부터0 융기원 백선하 교수 ․ 문효은 박사, 미국 예일대 로울 버학 교수 [사진=차세대융합기술연구원]

【경기·남부 = 서울뉴스통신】 김인종 기자 = 경기도·서울대학교 공동출연법인 차세대융합기술연구원(원장 김연상, 이하 융기원)은 서울대 의과대학 백선하 교수가 이끄는 뇌신경공학 및 나노의학 연구실에서 글로벌 공동연구를 통해 난치성 뇌종양의 질병 진행과 재발 과정을 규명하는 연구성과로 세계 최고 권위 학술지 「네이처(Nature)」(IF:48.5) 6월호에 논문을 게재했다고 밝혔다.

이번 연구는 융기원 백선하 교수(서울대학교병원 신경외과), 문효은 박사 및 미국 예일대학교 의과대학 신경외과(로울 버학 교수), 미국 마이애미대학교 의과대학, 미국 하바드대학교 의과대학 매사추세츠 종합병원, 그리고 이스라엘 와이즈만 연구소가 참여한 ‘세포 내성 및 진화 분석(Cellular Analysis of Resistance and Evolution; CARE)’ 컨소시엄이 진행한 공동연구 성과다.

연구팀은 지난해 뇌종양 중 가장 악성인 ‘교모세포종’의 진화 궤적을 밝혀 「네이처 제네틱스(Nature Genetics)」에 논문 2편을 연속 게재한 데 이어, 올해 세계 최고 권위의 「네이처(Nature)」 본지에 연달아 성과를 올리며 글로벌 연구 역량을 다시 한번 입증했다.

이번 논문 명은 ‘Acquired genetic and cell-state changes in IDH-mutant glioma progression’ (Johnson KC. et. al., Nature, June 2026)이며, 연구팀은 이소시트레이트 탈수소효소(isocitrate dehydrogenase, IDH) 돌연변이 신경교종인 ‘희소돌기세포종(oligodendroglioma)’과 ‘성상세포종(astrocytoma)’의 질병 진행 과정에서 세포 상태를 형성하는 내‧외적 요인을 추적하는 통합 모델을 제시하고 단일 세포 기반으로 유전체를 분석하는 최첨단 연구를 수행했다.

IDH1 및 IDH2 유전자 돌연변이는 분자적, 조직학적, 임상적 특징이 뚜렷한 성인형 미만성 신경교종으로, IDH 돌연변이 신경교종은 세계보건기구(WHO) 분류에 따라 희소돌기세포종과 성상세포종의 두 가지 유형으로 나뉜다. 두 종양 모두 수술적 절제, 항암 화학요법, 방사선 치료에도 재발이 잦아 치료가 어렵고 사망률이 높은 난치성 뇌종양이다. 기존 연구에서는 치료 저항성의 원인으로 종양 내 세포 이질성, 후천적 유전‧후성유전적 이상, 그리고 골수 세포 집단의 변화 등 복합적으로 작용할 가능성이 제기되어 왔다.

이에 따라 이러한 요인들이 종양의 진화와 재발에 어떤 영향을 미치는지 규명하는 것이 보다 효과적인 치료 전략 개발에 필수적이다.

이에 공동연구팀은 단일 핵 RNA 시퀸싱(snRNA-seq), 단일 핵 크로마틴 접근성 분석(snATAC-seq), 대량 DNA‧RNA 시퀀싱(DNA-seq, RNA-seq) 등 최첨단 유전체 분석기술을 통합 적용한 혁신적 프레임워크를 구축했다. 이를 통해 35명의 환자로부터 수집한 75개의 종양 샘플을 정밀 분석하고, 통합된 데이터 세트를 통해 IDH 돌연변이 교종이 질병 진행 과정에서 따르는 궤적 파악 및 악성 세포 상태가 후성유전학, 유전학, 미세환경 및 치료에 의해 어떻게 형성되는지 규명했다.

연구결과, IDH 돌연변이 신경교종의 재발과정에서 나타나는 핵심 변화를 다음과 같이 밝혀냈다.

첫째, IDH 돌연변이 신경교종은 다양한 세포 상태로 분류할 수 있다.

둘째, 종양 등급이 악성화될수록 줄기세포와 같은 미분화 세포가 증가한다.

셋째, 재발 과정에서 획득한 유전적 이상이 종양을 더욱 미분화하고 공격적으로 만든다. 이러한 변이에는 치료 관련 과변이(hypermutation), 유전자 복제 수(copy number) 변화 증가 및 세포 주기(cell cycle) 변화가 포함된다.

넷째, 중간엽 유사 상태(mesenchymal-like-state)의 풍부도 증가는 획득된 유전적 변이와는 무관하게 발생했으며, 오히려 대식세포(macrophage) 발현 증가와 일치했다.

결과적으로 IDH 돌연변이 신경교종의 재발과 악성화는 ‘유전적 진화(Genetic evolution)’와 ‘종양 미세환경 변화(Microenvironment evolution)’라는 두 요인이 동시에 작용한 결과라는 것이 이번 연구의 핵심이다. (붙임 1)

융기원 백선하 교수는 “이번 연구는 IDH 돌연변이 신경교종의 재발이 유전적 진화와 면역 미세환경 변화라는 두 축으로 진행됨을 규명해, 표적화되고 개인화된 치료 전략 개발을 위한 강력한 로드맵을 제공한다”며, “이를 통해 난치성 뇌종양으로 알려진 희소돌기세포종 및 성상세포종의 치료 가능성을 높이는 데 크게 기여할 것”이라고 말했다.