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Translational Research

두경부암 극복을 위한 방사선치료 중개연구

  • 작성자

    은영규(경희대학교)
  • 작성일자

    2021-03-04
  • 조회수

    1

두경부암 극복을 위한 방사선치료 중개연구




은영규 (경희대학교병원 이비인후과)

ygeun@khu.ac.kr 

 

중개연구의 시작

 경희대학교병원으로 이직을 하고 임상진료를 보는 임상교수라도 대학교수는 연구를 꼭 해야한다는 선배교수님들의 가르침으로 무슨 연구를 해야할까? 라는 고민을 하였고, 항상 중개연구를 할 수있는 임상의사가 부러웠다. 전공의/전임의 수련과정동안 기초연구를 접할 수 있는 기회가 없었고, 임상연구는 병원내에서 하면 되지만, 중개연구를 할려면 기초연구/실험을 배워야 한다고 생각했다. 경희대학교 기초의학교실에는 훌륭한 연구자들이 많이 계셨고, 가장 활발한 연구활동을 하시고 많은 업적을 이루신 생화학/분자생물학 교실의 김성수교수님께 기초연구를 배우고 싶다고 메일을 드리니 교수님께서 바로 답장을 주시고 많은 격려와 도움을 주셨다. 김성수 교수님께서는 활성산소기초의과학연구센터(MRC)를 운영하고 계셔서 교수님 랩에서 포닥박사님과 함께 분자생물학 실험을 처음부터 배우기 시작했다. 활성산소와 내 전공분야인 두경부암치료와 연관을 고민하다보니 두경부암 치료의 한 축이 되는 방사선치료와 연관이 되었다. 우리 병원의 방사선 종양학과의 공문규교수와 공동연구로 두경부암세포주를 이용한 방사선치료 내성 극복을 위한 연구를 시작하였다.

 

두경부암에서 방사선치료의 역할과 한계

 두경부암은 머리와 얼굴 목에서 뇌를 제외한 부분에 생기는 악성종양을 통틀어 말한다. 코, 비인두, 인두, 편도, 구강, 후두, 갑상선 등에 발생할 수 있고, 이비인후과에서 담당하는 영역이다. 이들 두경부 영역은 먹고, 말하고, 숨 쉬고, 듣고, 냄새를 맡는 사람의 가장 기본적인 역할을 하는 중요한 영역이다. 두경부에 발생하는 악성종양의 치료에서는 이들 기능을 보존하면서 암을 없애야 한다. 지난 20-30년간 두경부암의 치료에 있어서 많은 발전이 있어왔다. 유리피판 등의 재건술의 발전으로 수술 후 기능 보존이 많이 향상되었고, 세기조절방사선치료(IMRT)를 통해서 특정 부위에 집중하는 방사선치료가 가능 해졌고, 항암 방사선동시 치료를 통해서 인두암과 후두암에서 기관을 보존(organ preservation)이 가능하게 되었다. 그러나 이러한 여러 치료 패러다임의 변화에도 불구하고 두경부암의 생존율은 40-55%로 여전히 과거와 별다른 차이를 보이지 않고 있다.

 

Radiosensitivity 증진을 위한 표적분자로써 Carbonyl reductase 1 (CBR1)의 가능성

 방사선치료는 방사선의 에너지와 intercellular water에서 유래된 활성산소 (reactive oxygen species, ROS)에 의해서 DNA, lipid와 protein의 손상을 유발한다. 이들 효과들 중에서 방사선에서 유래된 ROS는 세포사 유도에 중요한 역할을 한다. 종양은 antioxidant를 통해서 DNA손상을 방해하고, 종양세포를 방사선으로부터 보호한다. 세포내 ROS를 증가 시켜서 종양세포의 세포사를 유도 시키는 많은 치료 전략들이 연구되고 있고, NADPH-dependent, monomeric, and cytosolic enzyme 등이 있다. CBR1은 short-chain dehydrogenase/reductase의 subfamily enzyme으로 highly reactive lipid aldehydes, such as 4-oxonon-2-enal (ONE), 4 hydroxynon-2-enal (HNE), and acrolein 같은 세포 내의 DNA손상을 유도할 수 있는 단백질들을 비활성화 시켜서 oxidative stress로부터 세포를 보호하는 역할을 할 수 있다. CBR1을 비활성화 시키거나 억제하여서 방사선치료의 민감도를 증진 시킬 수 있는 가능성이 있다. 

 우리 연구에서는 두경부암 환자들의 암조직에서 CBR1의 발현이 낮은 환자군이 방사선 치료에 대한 예후가 좋은 것을 확인하였고, 공공이용 가능한 database인 GEO database의 3개의 두경부암코호트에서도 같은 결과를 확인하였다. 두경부암세포주를 이용한 방사선조사 실험에서도 CBR1을 억제하여 세포주의 생존을 향상 시켰으며, 이는 세포 내 ROS의 증가를 통한 DNA의 손상과 mitotic catastrophe의 유도를 확인하였다. 

 

방사선민감도 예측을 위한 바이오마커 연구

 의료진은 두경부암 치료방법을 선택함에 있어서 수술적 절제가 나은지 방사선치료가 나은지 많은 고민을 하고 결정한다. 이런 선택에는 환자의 나이, 암의 위치와 병기, 가이드라인, 문헌보고에서의 결과 등을 고려하여 결정하지만, 어떤 환자가 방사선치료에 잘 반응을 하는지에 대한 예측은 어렵다. 우리 연구팀은 이런 한계를 극복하고자 두경부암 환자들의 수술로 절제되는 암조직을 이용하여 RNA sequencing과 proteomics데이터를 수집하고 있다. 이들을 이용하여 머신러닝 등을 이용하여 두경부암 환자에서 방사선치료 전에 치료결과를 예측할 수 있는 유전체/단백체 바이오마커를 찾고자 한다. 

 

참고문헌

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