우리 학교 의과학대학원 주영석 교수 연구팀이 방사선이 DNA에 어떤 영향을 미치는지 정량적으로 규명해 냈다고 지난달 15일 밝혔다. 

양날의 검, 방사선

이온화 방사선(Ionizing Radia tion, IR)은 의료, 산업, 연구 등 다양한 분야에서 그 중요성이 점점 증가하고 있으나, 인체에 미치는 잠재적 위험성에 대한 연구는 여전히 진행 중이다. 사람이 방사선에 피폭되면 최악의 경우 즉사할 수도 있지만 피폭의 정도나 위치에 따라 본인이나 자손에게 희귀 질환이 나타날 수 있다. 건강한 세포의 유전체에 대한 방사선의 영향은 주목해야 할 연구 주제로, 이는 방사선의 안전한 사용이라는 중대한 공중 보건 문제와도 직결된다. 

주 교수 연구팀은 이번 연구에서 유전체 시퀀싱(Whole-Genome Se quencing, WGS)을 활용하여 방사선에 노출된 쥐와 인간의 단일 세포를 방사선에 노출되기 이전의 유전체와 비교하여 변화를 분석하였다. 방사선에 의해 유발되는 유전적 변이에는 짧은 염기 결손, 역위, 염색체 전좌, 그리고 복잡한 유전체 재배열 등이 포함된다. 이러한 변이는 세포의 DNA 복구 메커니즘을 손상하고 암 발생 위험을 증가시킬 수 있다. 이 연구는 방사선량에 따른 유전적 변이의 종류와 양을 정량화함으로써 방사선 노출과 관련된 유전적 돌연변이 부담의 변화를 설명한다. 

방사선의 양과 돌연변이는 비례한다

방사선에 특별히 취약한 세포나 조직이 있을 것으로 생각하기 쉽지만, 예상과는 다르게 연구 결과에 따르면 세포나 조직에 관계없이 1Gy(그레이)의 방사선 노출은 1Gb(기가베이스; 10억 염기쌍)  유전체 당 평균 2.33개의 돌연변이를 유발했다. 약 6Gb개의 유전체를 가지고 있는 사람이라면 1Gy의 방사선 당 평균적으로 15개의 돌연변이가 발생하는 것이다. 물론 우리나라의 자연 방사선량이 약 0.03Gy라는 것을 감안하면 큰 수치는 아니다. 

그럼에도 방사선에 의한 유전체 손상은 결코 가벼이 여길 문제가 아니다. 연구팀이 이번 연구로 발견한 효과는 평균적인 양의 방사선에 대한 것으로, 아직 극소량의 방사선에 대한 효과는 입증되지 않았다. 방사선에도 역치가 있는 것이 아직 입증되지 않았다는 뜻이다. 다른 말로, 아무리 극소량의 방사선에 피폭되어도 특정 수치 이상의 방사선을 맞지 않는 한 인체에 효과가 없을 수도 있지만, 반대로 극소량의 방사선이더라도 그 효과가 몸에 계속 누적될 수도 있다. 전자의 경우에는 문제가 없지만, 후자의 경우 의료 기기에서 방출되는 방사선까지도 조심할 필요가 있다. 연구팀은 초미량의 방사선을 이용한 후속 연구를 통해 방사선에도 ‘문턱 효과’가 있는지 밝혀낼 계획이다. 

이 연구는 방사선이 정상 세포의 유전체에 미치는 영향에 대한 포괄적인 이해를 제공함으로써 방사선의 안전한 사용에 대한 지침을 마련하고, 방사선 치료에서 발생할 수 있는 이차 암의 위험을 최소화하는 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다. 이차 암은 암에 방사선을 조사하여 암세포를 죽이는 방사선 치료의 부작용으로 발생하며, 암세포 주변의 정상 세포가 방사선에 의해 손상되어 암을 일으키는 경우를 말한다. 방사선의 양에 따라 유발되는 돌연변이 수를 정량화한 이 연구를 통해 치료된 암세포 주변의 정상세포에서 발생한 돌연변이 수를 조사하여 세포가 노출된 방사선의 양을 측정할 수 있다. 불필요한 부위에 노출된 방사선의 양을 측정함으로써 방사선 치료의 효율성과 정밀성에 대한 평가를 내릴 수 있는 셈이다.

아울러 주 교수는 유전체 시퀀싱 기술이 대규모로 시행된 기간이 생각보다 길지 않았다며, 이를 이용하여 유전체와 관련해 인류가 지금껏 가지고 있었던 궁금증을 해결할 연구들에 대한 기대감을 표했다. 또한 유전체와 관련한 미지의 영역을 탐구할 많은 연구팀의 노력에 관심을 부탁했다.