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주영석 교수, 흡연과 무관한 폐암유발 돌연변이 유년기부터 발생 사실 밝혀
〈 주영석 교수 〉
우리 대학 의과학대학원 주영석 교수와 서울대학교 의과대학(학장 신찬수) 흉부외과 김영태 교수 공동 연구팀이 폐암을 일으키는 융합유전자 유전체 돌연변이의 생성 원리를 규명했다.
이번 연구는 흡연과 무관한 환경에서도 융합유전자로 인해 폐 선암이 발생할 수 있다는 사실을 밝힌 것으로, 비흡연자의 폐암 발생 원인 규명과 더불어 정밀치료 시스템을 구축하는 데 적용 가능할 것으로 기대된다.
우리 대학 출신 이준구 박사(現 하버드 의과대학 박사후연구원)와 박성열 박사과정이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘셀(Cell)’ 5월 30일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Tracing Oncogene Rearrangements in the Mutational History of Lung Adenocarcinoma) 또한, 이번 연구에는 하버드 의과대학, 한국과학기술정보연구원, 국립암센터 연구자들도 함께 참여했다.
흡연은 폐 선암의 가장 큰 발병 인자로 잘 알려졌지만 암 융합유전자 돌연변이, 즉 ALK, RET, ROS1 등에 의한 암 발생은 대부분 비흡연자에게서 발견된다. 융합유전자로 인한 환자는 전체 폐 선암 환자의 10% 정도를 차지하고 있지만, 이 돌연변이의 생성과정에 대해서는 알려진 것이 거의 없었다.
이전까지의 폐 선암 유전체 연구는 주로 유전자 지역을 규명하는 ‘엑솜 서열분석 기법’이 사용됐으나 연구팀은 유전자 간 부분들을 총망라해 분석하는‘전장 유전체 서열분석 기법’을 대규모로 적용했다.
연구팀은 138개의 폐 선암(lung adenocarcinoma) 사례의 전장 유전체 서열 데이터(whole-genome sequencing)를 생성 및 분석해 암세포에 존재하는 다양한 양상의 유전체 돌연변이를 찾아냈다. 특히 흡연과 무관한 폐암의 직접적 원인인 융합유전자를 생성하는 유전체 구조 변이의 특성을 집중적으로 규명했다.
유전체에 발생하는 구조적 변이는 DNA의 두 부위가 절단된 후 서로 연결되는 단순 구조 변이와 DNA가 많은 조각으로 동시에 파쇄된 후 복잡하게 서로 재조합되는 복잡 구조 변이로 나눌 수 있다.
복잡 구조 변이는 암세포에서 많이 발견된다. DNA의 수백 부위 이상이 동시에 절단된 후 상당 부분 소실되고 일부가 다시 연결되는 ‘염색체 산산조각(chromothripsis)’ 현상이 대표적 사례이다. 연구팀은 70% 이상의 융합유전자가‘유전체 산산조각 (chromothripsis)’ 현상 등 복잡 구조 돌연변이에 의해 생성됨을 확인했다.
또한, 연구팀은 정밀 유전체 분석을 통해 복잡 구조 돌연변이가 폐암이 진단되기 수십 년 전의 어린 나이에도 이미 발생할 수 있다는 사실을 발견했다.
세포의 유전체는 노화에 따라 비교적 일정한 속도로 점돌연변이가 쌓이는데 연구팀은 이를 이용하여 마치 지질학의 연대측정과 비슷한 원리로 특정 구조 변이의 발생 시점을 통계적으로 추정할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술을 통해 융합유전자 발생은 폐암을 진단받기 수십 년 전, 심지어는 10대 이전의 유년기에도 발생할 수 있다는 사실을 확인했다.
이는 암을 일으키는 융합유전자 돌연변이가 흡연과 큰 관련 없이 정상 세포에서 발생할 수 있음을 명확히 보여주는 사례이며, 단일 세포가 암 발생 돌연변이를 획득한 후에도 실제 암세포로 발현되기 위해서는 추가적인 요인들이 오랜 기간 누적될 필요가 있음을 뜻한다.
연구팀의 이번 연구는 흡연과 무관한 폐암 발생 과정에 대한 지식을 한 단계 확장했다는 의의가 있다. 향후 폐암의 예방, 선별검사 정밀치료 시스템 구축에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 한국과학기술정보연구원의 슈퍼컴퓨터 5호기 누리온 시스템을 통해 유전체 빅데이터의 신속한 정밀 분석을 수행했다. 슈퍼컴퓨터 5호기는 향후 타 유전체 빅데이터 연구자들에게도 활용 가능할 것으로 보인다.
주영석 교수는 “암유전체 전장서열 빅데이터를 통해 폐암을 발생시키는 첫 돌연변이의 양상을 규명했으며, 정상 폐 세포에서 흡연과 무관하게 이들 복잡 구조변이를 일으키는 분자 기전의 이해가 다음 연구의 핵심이 될 것이다”라고 말했다.
서울대학교 의과대학 김영태 교수는 “2012년 폐 선암의 KIF5B-RET 융합유전자 최초 발견으로 시작된 본 폐암 연구팀이 융합유전자의 생성과정부터 임상적 의미까지 집대성했다는 것이 이번 연구의 중요한 성과이다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단, 보건복지부 포스트게놈 다부처유전체사업/세계선도의과학자 육성사업, 서경배 과학재단 및 서울대학교 의과대학 교실지정기부금의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 흡연과 무관한 폐암에서 융합유전자에 의한 발암기전
그림2. 폐선암에서 관찰되는 다양한 복잡 구조 변이의 특성
그림3. 어린 나이에 생긴 융합유전자의 예시
2019.06.03
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KAIST-서울대-POSTECH, 이공계 온라인 명품강의 함께 만든다
대한민국을 대표하는 이공계 대학들이 국내 최고 수준의 이공계 기초과목 온라인 강좌(MOOC)를 공동 개발하기 위해 손을 맞잡았다.
KAIST(총장 강성모)-서울대학교(총장 성낙인)-POSTECH(포항공과대학교, 총장 김도연)은 10월 14일(수) 서울대학교에서 '과학기술 MOOC 콘텐츠 공동 개발 및 활용을 위한 업무 협약'을 체결했다.
이번 협약은 국내 이공계 대학의 교육 수준을 한 단계 끌어올리기 위해서는 기존 방식과 차별화된 온라인 강의가 절실하다는데 대한 3개 대학들의 공감이 이뤄낸 결과다.
이를 위해 3개 대학 교수진들은 커리큘럼 개발 초기 단계부터 함께 협력하여, 이공계 대학의 기초과목에 대한 MOOC 컨텐츠를 2016년 여름까지 제작하고 이를 전 국민에게 공개하기로 하였다. 또한 MOOC 콘텐츠를 활용한 교육모델을 개발하여 참여를 희망하는 국내 모든 대학들과 공유키로 했다.
우선 제작할 강의는 이공계 기초 필수과목인 물리, 화학, 생명과학, 기계공학, 화학공학, 재료공학 등으로, 전국 이공계 대학생뿐만 아니라 이공계 기초지식이 필요한 인문사회 분야 학생들, 대학 전공과목을 미리 경험하고 싶은 고등학생들도 수강할 수 있도록 강의를 흥미롭게 구성할 계획이다.
또한 제작될 컨텐츠는 거꾸로 교실(Flipped-Learning) 등 능동적인 교수법을 시도하고자 하는 모든 대학의 교수들에게도 도움을 줄 수 있을 것이다. 3개 대학은 향후 필요한 학과목을 지속적으로 발굴하여 이에 대한 MOOC컨텐츠를 개발함으로써 국가과학기술 인력 양성과 과학대중화를 위한 건강한 생태계 확보에 노력할 방침이다.
특히 첫 해에는 김도연 포스텍 총장, 김성근 서울대 자연대 학장, 이건우 서울대 공대 학장, 김정회 KAIST 생명과학기술대학장, 김도경 KAIST 교무처장, 이건홍 포스텍 공학장, 박준원 포스텍 이학장 등이 직접 강의를 맡으면서 MOOC컨텐츠를 제작키로 하였다.
강성모 총장은 “이번 MOOC 콘텐츠 개발에는 국내 최고 수준의 이공계 석학들이 강사로 참여한다"며 "이공계 기초과목을 공부하는 대학생은 물론 일반인들도 수준높은 대학강의를 접해 볼 수 있는 기회가 될 것”이라고 말했다.끝.
2015.10.14
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문화기술대학원, 이동 과학교실 운영
- 과학체험교육이 어려운 초등학교 방문해 교육 기부 -
우리 대학 문화기술대학원이 과학체험교육이 어려운 초등학교를 방문해 교육기부 프로그램을 운영한다.
문화기술대학원 청소년문화기술체험센터(소장 : 구본철)는 7월 여름방학을 맞아 대전 근교 3개 초등학교를 방문해 이동 과학교실 프로그램인 ‘STEAM 창의 캠프’ 프로그램을 운영한다.
‘STEAM 창의 캠프’ 는 체험을 통한 성취감을 이끌어 내 과학에 대한 관심과 흥미를 높이고 예술적 감성을 이끌어 내기 위한 과학과 예술의 융합교육 프로그램이다.
프로그램은 참여 학생 수준을 고려해 두 개 프로그램으로 나눠 진행된다.
초등학교 초급반 대상은 ▲암호 만들기 ▲비밀편지 쓰기 ▲시온스티커 꾸미기 프로그램이, 중급반 대상은 ▲복합지레를 이용한 와이퍼 만들기▲ 탄성력을 이용한 투석기 만들기 ▲관절이 있는 줄 인형 연극 등이 준비돼 있다.
강사진도 KAIST 청소년문화기술체험센터 석‧박사급 연구원 6명으로 구성돼 수준높은 수업이 진행될 것으로 기대된다.
청소년문화기술체험센터는 이번 교육기부사업 이외에도 매달 전국 도서벽지 학생 80명씩을 KAIST로 초청해 1박 2일 동안 STEAM 창의캠프를 운영하고 있으며, 전국에서 창의성이 풍부한 학생 32명을 별도로 선발해 ‘STEAM 창의 응용과정’도 운영하고 있다.
한편, 두산동아는 이번 프로그램을 교육기부 프로그램 선정해 후원했다.
[용어설명]
o STEAM 교육 : 과학 (Science), 기술 (Technology), 공학 (Engineering), 예술 (Arts), 수학 (Mathematics)의 각 첫 글자를 의미하며 창의적인 과학교육을 위해서 다양한 학문을 바탕으로 융합교육을 하자는 의미임
2012.07.09
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한국과학영재학교, 실험실 개방행사 통해 영재수업 체험기회 제공
- 27~28일, 초·중·고·일반인 대상 오픈랩(Open Lab) 행사 개최 -
대한민국 1% 과학영재들이 실험하고 공부하는 공간이 일반인에게 공개된다.
우리 대학 부설 한국과학영재학교(교장 권장혁)는 가을행사인 ‘과학모험축제 SAC(Science Adventure Celebration)’를 맞아 27~28일 이틀 동안 첨단과학관인 창조관을 학생 및 일반인에게 개방하는 오픈랩(Open Lab) 행사를 진행한다.
이번 행사에서는 물리학, 화학, 생물학, 지구과학 네 분야 수업이 진행되며, 담당 선생님들이 참가학생을 대상으로 첨단장비를 활용하여 영재수업을 직접 진행하는 프로그램이 제공된다. 과목별 수업주제는 ▲현의 진동(물리) ▲나만의 분광기 만들기(화학)▲단백질 생산(생물)▲ 태양흑점 및 별자리 관측(지구과학)등 이다.
수업이 진행될 창조관은 교과학습, 졸업논문 작성, R&E 프로그램 등 다양한 연구 활동들이 이루어지는 곳으로 물리학, 화학, 생물학, 지구과학 등 다양한 분야의 첨단기자재(천체망원경, SEM, TEM, NMR, XRD 등) 372종 1,151점을 갖춘 최첨단 연구공간이다.
또한, 부대행사로는 수학, 정보과학, 물리, 화학, 생물, 지구과학 등 총 5개 분야의 기본적 원리를 이해할 수 있도록 연구장비를 직접 체험해 볼 수 있는 ‘과학체험교실’도 운영된다.
참가신청은 10월 17일 오전 10시부터 20일 오후 5시 까지 나흘 간 학교 창조관 홈페이지(http://create.ksa.hs.kr)에서 하면 된다. 최종 참가자 명단은 10월 21일 학교 홈페이지를 통해 발표할 예정이다.
권장혁 교장은 “오픈랩 행사를 효율적으로 진행하기 위해 1회당 참여인원을 16명(단, 지구과학 12명)으로 제한하고 있다”며 “내실 있는 프로그램을 준비한 만큼 참여자들이 첨단 연구장비를 체험하고 과학을 쉽게 이해하는 계기가 됐으면 한다” 라고 말했다.
2011.10.17
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