한국과학기술원(총장 신성철) 생명화학공학과 이상엽(사진) 특훈교수 연구팀이 환자 특이적 세포의 대사 특성을 정확하게 예측할 수 있는 ‘인체 가상세포’ 시스템(genome-scale metabolic model)을 개발했다고 밝혔다.

인체 가상세포는 세포 내에서 일어나는 모든 효소 반응을 컴퓨터에 재구성하고, 실제 세포처럼 반응시켜 결과를 예측하는 시스템이다.

카이스트 연구팀은 기존 가상세포에 반영되었던 생물학 정보를 표준화하는 등 업데이트 작업을 하고, 단백질 이소형에 대한 정보도 반영, 겟프라 프레임워크(GeTPRA framework)라는 컴퓨터 방법론을 개발하여, 인체 가상세포의 완성도를 높이는 데에 활용했다.

겟프라 프레임워크를 통해 대사 유전자들로부터 생성될 수 있는 1만1000개 이상의 단백질 이소형에 대한 대사 반응식 및 세포 내 구획을 예측하였고, 이들에 대한 정보를 인체 가상세포에 자동으로 반영할 수 있도록 했다.

연구팀은 새로이 개발한 인체 가상세포 시스템과 암 환자 446명의 생물학적 데이터를 이용하여, 446개의 환자 맞춤형 가상세포를 구축했다.

환자 맞춤형 가상세포들은 암 세포들의 대사와 항암표적을 정확하게 예측함으로써, 이번 연구에서 개발된 인체 가상세포 시스템의 기술적 우수성을 증명했다.

공동저자인 카이스트 김현욱 박사는 “환자 맞춤형 가상세포를 이용한 효과적인 약물 치료 전략을 제안할 수 있을 것” 이라고 말했다.