변형된 세포를 정상 상태로 되돌릴 수 있는 범용 유전자 제어 기술을 국내 연구진이 개발했습니다.

KAIST 바이오및뇌공학과 조광현 교수팀은 세포 속 유전자 네트워크를 수학적으로 분석해 어떤 유전자를 조절해야 세포 반응이 정상으로 회복되는지를 찾아내는 방법을 제시했습니다.

연구팀은 유전자들의 복잡한 상호작용을 '논리 회로도'로 표현하고, 이를 '표현형 지형 지도' 형태로 시각화했습니다.

여기에 가능한 유전자 조합과 제어 효과를 하나의 대수적 공식으로 계산하는 '세미 텐서 곱'이라는 대수적 계산 기법과, 복잡한 문제를 단순화하는 '근사 기법'을 적용해, 수천 개 유전자가 얽힌 네트워크 속에서 핵심 제어 타겟을 빠르고 정확하게 도출할 수 있었습니다.

쉽게 말해, 수많은 변수로 얽힌 세포 반응의 길을 지도로 그린 뒤, 어디를 건드리면 원래의 길로 돌아올 수 있는지를 계산해낸 겁니다.

연구팀은 이 기술을 실제 방광암 세포 네트워크에 적용해, 변형된 반응을 정상으로 회복시킬 수 있는 유전자 타겟을 찾아냈습니다.

또, 면역세포 분화 과정에서 발생하는 왜곡된 유전자 네트워크에서도 정상 반응을 회복할 수 있는 타겟을 발굴하는 데 성공했습니다.

이는 매우 오랜 시간 컴퓨터 시뮬레이션으로 근사치 탐색만 가능했던 기존 방식보다 훨씬 빠르고 체계적인 접근입니다.

조광현 교수는 "이번 연구는 세포 내부 반응을 가상으로 재현하는 '디지털 셀 트윈' 모델의 핵심 기술"이라며, "향후 암 가역화를 통한 새로운 항암 치료법과 신약 개발 등 생명과학 전반에 크게 기여를 할 것"이라고 밝혔습니다.

이번 연구 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴시스 8월 22일 자 온라인판에 실렸습니다.

TJB 대전방송