국내 연구진이 암, 희귀질환 발생에 관여하는 ATM 유전자 변이 전체를 분석하고, 일부 변이의 위해 여부 등 기능을 밝혀냈다.

세브란스병원은 약리학교실 김형범 교수 연구팀이 암과 희귀질환 발생에 밀접한 관련이 있는 ATM 유전자의 단일 염기 변이 2만7천513개를 전수 평가하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

연구 결과는 국제학술지 '셀'(Cell) 최신호에 게재됐다.

ATM 유전자는 체내에서 DNA 손상을 감지하고 복구하는 역할을 한다. 이 유전자가 제대로 작동하지 않으면 유방암·대장암·췌장암 등이 발생할 위험이 크고, 암 환자의 예후도 나쁜 경우가 많다. '운동실조-모세혈관 확장증' 등 특정 희귀질환을 유발할 수도 있다.

이 때문에 의료계에서는 ATM 유전자 기능을 망가뜨리는 변이를 발굴하면, 해당 변이를 가진 건강한 일반인의 암이나 희귀질환 발병 위험과 환자의 치료 예후를 가늠해볼 수 있다고 판단해왔다.

그러나 ATM 유전자는 변이 수가 많은 대형 유전자로, 기존의 유전체 분석 기술이나 통계 방법으로는 평가하기가 어려워 활용하는 데 어려움이 있었다.

연구팀은 최신 유전자 편집 기술과 인공지능(AI) 모델을 활용해 이러한 한계를 극복하고자 했다.

연구팀은 ATM 유전자의 전체 단백질에서 발생할 수 있는 2만7천513개 단일 염기 중 2만3천92개를 최신 유전자 편집 기술인 '프라임 에디팅'을 이용해 분석하고, 세포 실험으로 기능을 확인했다. 나머지 4천421개의 변이는 직접 개발한 인공지능 모델 '딥ATM'(DeepATM)을을 이용해 세포 생존에 미치는 영향을 예측했다.

그 결과 ATM 유전자 기능을 훼손할 수 있는 해로운 변이와 그렇지 않은 변이를 구분해낼 수 있었다.

이후 연구팀은 영국 바이오뱅크(UK Biobank)에서 보유한 약 50만명의 유전체 및 임상 데이터를 활용해 ATM 유전자 기능 평가 결과를 검증했다. 연구에서 구분한 해로운 변이를 가진 사람은 그렇지 않은 사람보다 암에 걸릴 위험이 약 1.4배 증가하는 것으로 나타났다.

김형범 교수는 "이번 연구는 해석이 어려운 ATM 유전자의 변이를 대규모로 정확히 판별할 수 있는 가능성을 마련했다는 점에서 큰 의미가 있다"면서 "앞으로 다른 유전자에서도 유사한 분석이 가능해질 것이며 이를 통해 유전체 기반의 정밀의료 발전에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.