암치료의 중요한 수단 중 하나인 방사선이 세포에서 유발하는 돌연변이의 종류와 양을 이해할 수 있는 연구 결과가 국내 연구진에 의해 발표됐다.

KAIST는 의과학대학원 주영석 교수 연구팀이 방사선이 인간 및 생쥐의 정상세포에서 만들어내는 DNA 돌연변이의 특성을 명확히 규명해냈다고 15일 밝혔다.

이번 연구는 동남권원자력의학원 손태건 박사, 서울대학교 의과대학 방사선종양학과 김경수·장지현 교수팀과 협력해 얻은 결과로 방사선 연구분야에서의 중요한 전환점으로 평가되고 있다.

연구진은 실험실에서 방사선을 조사해 세포에 돌연변이를 유도한 뒤 방사선이 만들어낸 돌연변이를 유전체 서열분석기술을 통해 규명하는 방식으로 방사선이 유발하는 DNA 돌연변이의 양과 패턴을 정밀하게 이해하는 데 성공했다.

시험에선 방사선이 인체에 미치는 영향을 종합적으로 확인키 위해 생쥐와 사람의 다양한 장기인 위, 소장, 대장, 간, 유방, 폐, 췌장, 나팔관 등에서 얻은 세포를 다양한 선량의 방사선에 노출시켰다.

또 각각의 세포마다 유도된 돌연변이를 정밀하게 검출키 위해 세포 하나 하나를 오가노이드 세포 배양기술로 증폭했다.

이를 통해 총 200개의 세포 유전체 서열로부터 방사선 피폭 양에 비례해 증가하는 특정 패턴의 돌연변이들을 규명해 냈다.

연구 결과, 1㏉(그레이)의 방사선량이 매 세포마다 약 14개 내외의 돌연변이를 만들어내는 것으로 나타났다.

우리나라 연간 평균 자연방사선 양이 3.08mSV(시버트)임을 감안하면 1㏉는 약 320년의 자연방사선 노출에 해당하는 수치다.

일반적으로 암 치료용으로 사용되는 방사선은 60Sv 내외로 1Gy의 60배다. 흉부 엑스레이는 약 0.2mSv, 흉부 CT는 1~10mSV 내외다.

특히 방사선이 만들어내는 변이의 패턴은 다른 원인에 의한 돌연변이와는 차이를 보여 주로 짧은 염기 결손(short base deletion)과 소수의 염색체의 역위(inversion), 전위(translocation) 및 다양한 복잡 구조변이(complex genomic rearrangements)들로 구성된게 확인됐다.

또한 방사선은 서로 다른 세포 종류에도 모두 비슷한 정도의 돌연변이를 만들어 내는 것으로 밝혀졌다.

KAIST 의과학대학원 주영석 교수는 "방사선이 분자수준에서 세포에 미치는 영향을 명확하게 규명한 연구로 우리 세포의 DNA를 얼마나 어떻게 변화시키는지에 대한 첫 규명"이라고 설명했다.

동남권원자력의학원의 손태건 박사는 "이번 연구를 기반으로 앞으로 초저선량 및 초고선량 방사선이 인체에 미치는 영향을 연구할 것"이라며 "안전하면서도 효과적인 방사선 치료 기술을 발전시켜 나가겠다"고 강조했다.

연구 결과는 국제 학술지 '셀 지노믹스(Cell Genomics)'의 온라인판에 14일 발표됐다.(논문명: Quantitative and qualitative mutational impact of ionizing radiation on normal cells).

서울대 김경수·장지현 교수도 "이번 연구를 통해 방사선이 인체 DNA 에 미치는 영향에 대해 정확히 알 수 있는 도구를 가지게 된 것으로 본다"며 "연구에 쓰인 연구 방법론으로 많은 후속 연구가 나올 수 있기를 기대한다"고 밝혔다.