항생제와 같은 외부 자극에 개별 세포 반응 정도가 다른 원인이 밝혀졌다.
한국과학기술원(KAIST)는 김재경 수리과학과 교수(기초과학연구원 의생명수학 그룹 겸임)팀이 외부 자극에 대한 세포 간 이질성 크기가 세포 내 '신호 전달 과정 반응 속도 제한 단계' 수에 비례한다는 사실을 규명했다고 21일 밝혔다.
세포들이 동일 외부 자극에 다르게 반응하는 이유는 오랫동안 미스터리였다. 특히 이는 화학요법 항암 치료 시 암세포 완전 사멸을 막는 원인이 되기도 한다. 사멸하는 세포가 있는 반면, 살아남는 것도 있기 때문이다. 이번 연구는 화학 요법 치료 효과 개선에도 이용될 것으로 기대된다.
연구팀은 세포 내 신호 전달 체계를 묘사하는 '큐잉 모형'을 개발했다. 큐잉 모형을 바탕으로 통계 추정 방법론인 '베이지안 모형'과 혼합 효과 모형을 결합해 신호 체계의 중간 과정에 대한 관측 없이도 신호 체계를 분석할 수 있는 컴퓨터 소프트웨어(MBI)를 개발했다. 이를 이용해 분석한 결과, 연구팀은 외부 자극에 반응하는 세포 간 이질성이 신호 전달 체계를 구성하는 속도 제한 단계의 수에 비례한다는 사실을 밝혔다.
김 교수는 “신호 전달 체계를 이루는 속도 제한 단계 수가 늘어날수록 유전적으로 같은 세포 집단일지라도 전달하는 신호가 더 다양하게 나타날 수 있음을 확인했다”고 설명했다.
실제 대장균 항생제 반응 실험 데이터를 이용해 이론적 결과 검증도 했다. 연구 결과는 항생제 내성 세균 연구에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 예상된다.
김 교수는 “항암 치료시 중요하게 고려되는 세포 간 이질성에 대한 이해를 수리 모델을 통해서 높인 연구”라며 “이번 성과를 통해 항암 치료 개선 방안이 개발되기를 기대한다”고 말했다.
한편 이번 연구는 삼성미래기술육성사업 지원을 받아 수행됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
