정연준 가톨릭대 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 초정밀의학사업단 교수(교신저자), 박지연 교수(제1저자)팀은 유방암의 치료 반응과 예후를 보다 정밀하게 예측할 수 있는 새로운 바이오마커를 찾았다고 20일 밝혔다. 연구팀은 유전자 내 미세한 구조 변화가 암의 특성과 치료 효과를 가늠하는 핵심 지표가 될 수 있음을 입증했다.

유방암은 동일한 치료제를 사용하더라도 환자마다 치료 효과가 다르게 나타나거나 시간이 지나 치료 약물에 반응하지 않는 ‘치료 내성’이 발생하는 경우가 적잖다. 이런 차이를 예측할 수 있다면, 환자맞춤형 치료전략을 수립하는 데 도움이 된다.

연구팀은 세포 단백질 공장 역할을 하는 ‘리보솜’을 구성하는 ‘RPS24’ 유전자가 단백질을 발현되는 과정에서 발생하는 ‘선택적 스플라이싱(Alternative Splicing)’ 현상에 주목했다. 선택적 스플라이싱이란, 하나의 유전자가 상황에 따라 서로 다른 형태의 단백질을 만들어내는 과정이다. 이는 같은 설계도를 보고 필요한 부분만 조합해 다른 결과물을 만드는 것에 비유할 수 있다. 이 과정에서 아주 짧은 유전자 조각인 엑손(exon)이 포함되거나 제외됨에 따라 단백질의 성질이 완전히 달라질 수 있다.

연구팀은 기존 분석법으로는 식별이 어려웠던 3염기쌍(bp) 크기의 ‘미세 엑손(microexon)’에 주목했다. 이는 유전자 전체 길이에 비해 극히 짧아 그동안의 연구에서는 간과되기 쉬운 영역이었다. 연구팀은 이러한 초미세 변화를 정확히 포착해 수치화할 수 있는 고해상도 분석 기법을 자체 개발했으며, 이를 유방암 세포 및 실제 환자 데이터에 적용하여 분석을 수행했다. 

그 결과, RPS24 유전자의 여러 변이체(아이소폼) 중 ‘ex4:3bp’라는 변이체가 에스트로겐 수용체 양성(ER+) 유방암에서 뚜렷한 특징을 보인다는 사실을 확인했다. 즉 여성호르몬의 영향을 받는 유형의 유방암에서 특히 빈번하게 관찰되었다.

무엇보다 치료 반응과의 상관관계가 주목된다. 연구팀은 유방암 세포주 모델에 mTOR 억제제나 CDK4/6 억제제 등 치료제를 투여했을 때, 약물에 민감하게 반응하는 페포에서는 ‘ex4:3bp’ 변이체의 발현이 증가하는 것을 확인했다. 반면 다양한 기전으로 치료 내성이 생긴 암세포주에서는 이 변이체의 발현이 공통적으로 현저히 감소한다는 점을 밝혀냈다.

이는 이 변이체가 유방암 환자의 약물 내성 발생을 모니터링하고 전이 가능성을 예측하는 역동적인 정밀의료 지표로 활용될 수 있음을 시사한다.

정연준(왼쪽), 박지연 가톨릭대 의대 교수정연준 교수는 “이번 연구는 특정 유전자 변화를 확인하는 수준을 넘어, RPS24 선택적 스플라이싱이 어떻게 조절되는지, 이 변화가 암세포의 신호전달과 생존에 어떤 영향을 미치는지를 함께 규명했다는 점에서 의미가 있다”며 “유방암 환자 개인의 특성에 최적화된 정밀의료와 맞춤형 치료전략의 정확도를 높이는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단을 비롯해 한국연구재단, 국가과학기술연구망(KREONET)의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제적으로 권위 있는 학술지 ‘Experimental & Molecular Medicine’(IF 12.8) 2025년 11월호에 게재됐다.