강연 넷째날(마지막 날)

   오늘은 강연 마지막 날로 오전 세션만 있는 날이었다. 아침에 셔틀 버스가 사고 때문에 조금 늦어서 강연 자체도 약 한 5분 정도 늦게 시작했다. 첫 번째 강연은 blood cell 의 origin 을 sequencing 을 통해 알아 내는 내용이었다. 강연 제목이 유인물에 있는 것이랑 달라 지금 정확히 제목은 기억이 안 난다. heamatopoitic stem cell (HSC) 로부터 갖가지 혈액 세포들로 분화되는 것에서 그 패턴을 알아 내는 연구였다. 큰 질문 중 하나는 asymmetric division 이냐 아니냐, 그리고 HSC의 숫자는 대략 몇개냐, 하는 것이었다. 전체 HSC의 숫자는 capture-recapture 방법으로 알아 낸다는 것이었고, 그 원리를 간략히 설명해 주었다. 그런데 그것은 잘 알려진 방법인 Fisher's exact test 방법이긴 하다. 어느 산에 있는 전체 토끼의 수를 알고 싶을 때 그 산에서 토끼 100마리를 잡아 리본을 묶은 후 다시 풀어주고 산속에 리본을 단 토끼가 충분히 잘 섞였다고 생각할 수 있는 시간이 지난 후 토끼를 다시 N 마리를 잡아 그 중 리본을 단 토끼가 몇 마리 있는지 세면 전체 토끼가 몇 마리인지 추정할 수 있는. 여하튼 초기 HSC 를 whole genome sequencing 을 하고, 나중에 분화된 여러 혈액 세포들을 whole genome sequencing 을 해서 phylogenetic tree 를 만들어서 분화도를 만드는 식으로 분석을 진행했다. 밝혀낸 사실로는 HSC는 매우매우 많다는 것이고, 정상 blood cell 들도 mutation 이 매우 많다는 것이며, 대략 3주에 한 개의 mutation 이 발생하는 꼴이라고 한다. 또한 asymmetric cell division 의 경우, 어떤 경우는 asymmetric 이고 어떤 경우는 symmetric 인데 HSC의 수는 일정하게 유지되는 방식이라고 했다. 

   세 번째 강연은 테즈마니안 devil 이라는 동물의 얼굴에서 암이 나타났는데 이게 전염성을 갖고 있어서 이것에 대한 연구였다. 발표자는 Elizabeth Murchison 이었다. 발표도 좋았고 내용도 매우 재미있었다. 테즈메니안 devil 은 테즈마니아에만 사는, 대략 푸들처럼 작은 개만한 포유동물인데 1990년인가부터 테즈메니안 데블에서 얼굴에 암이 나타나기 시작했고, 그것이 오랜동안에 걸쳐 테즈메니아 전역에 퍼져 지금은 테즈메니아의 거의 모든 지역에서 얼굴에 암이 있는 테즈메니아들이 발견되었다고 한다. virus 에 의한 전염은 아닐 것이라고 생각한 것이 암을 떼어서 sequencing 을 해보면 virus genome은 발견할 수 없었다고 한다. 그리고 암을 이루는 많은 세포들은 Schwann cell 로 되어 있다고 한다. 구체적으로 어떻게 암이 전염이 되는지 알 수는 없으나, 테즈메니안 데블들은 서로의 얼굴을 무는 방식으로 싸움을 하기 때문에 아마도 이것이 전염이 되는 원인으로 추정했다. 또한, 암조직에서는 chromosomal aberration 이 나타나는데 성염색체에도 나타나기 때문에 이것을 고려하면 아마도 처음 암이 발생한 것은 암컷으로 보인다고 했다. 그리고, 연이어 발견된 많은 테즈메니안 데블의 암은 계속 같은 염색체 구성을 갖고 있었다고 한다. 그러다 어느 순간 성염색체가 다른 암덩어리가 발견되어 현재까지 총 두 종류의 암이 발견되었다고 한다. 그리고, 이 암의 특징을 알아 내기 위하여 여러 가지 방법을 사용했는데, 특히 사람에서 driver mutation 이라고 알려진 것들이 있는지 sequencing 을 통해 확인해 보았지만 잘 나오지 않았다고 한다. 그런데 그 중 PDGFRA chromosomal gain 이 발견되었다고 한다. 그리고 western 으로 확인을 해보면 발현 역시 많이 되었다고 한다. 그런데 PDGFR signaling 은 테즈메니안 데블이 서로 얼굴을 무는 식으로 싸움을 할 때 난 상처를 복구할 때 작용하는 signaling 이라고 한다. 그래서 PDGFR signaling 을 저해하는 drug 들을 갖고 IC50 curve를 그려 보면 이 약들이 암세포들을 억제하는 효과가 있는 것을 in vitro 상에서 확인할 수 있었다고 한다. 또 하나의 궁금증은 왜 갑자기 이러한 현상이 1990년 이후부터 발생하기 시작했을까, 하는 것이었다. 테즈메니안 데블의 개체수 자체가 1990년 이후부터 급격히 증가했는데, 아무래도 이러한 현상은 반복적으로 일어나는 일반적인 현상이 아닐까, 생각한다고 한다. 이런 식으로 전염성이 있는 암으로 인해 개체수가 줄어 들다가 어느 요인에 의해 이런 현상이 멈추거나 거의 일어나지 않게 되고, 그러면서 다시 개체수가 증가하는. 그러나 역시 더 많은 정보가 있어야 보다 확실히 알 수 있다고 했다. 좌우지간 transmissible cancer는 여태까지 거의 알려진 것이 없는데 이 경우가 거의 처음이었다고 한다. 

   그 다음 발표는 앞의 발표에 이어 canine 에서의 transmissible cancer에 대한 것이었다. 그런데 이것은 매우 여러 대륙에서 발생하는 현상으로, 여러 대륙/나라에서 얻은 tumor sample 을 sequencing 해서 phylogenetic tree를 만들어서 어느 곳에서 시작해서 어느 곳으로 퍼졌는지를 추정했다고 한다. 그 결과 아마도 아시아, 특히 중국이나 인도 쪽에서 처음 발생해서 중동, 남미, 유럽 쪽으로 퍼진 것 같다고 한다. 아마도 사람이 새로운 대륙을 찾아 나서면서 그 경로를 통해 개들도 같이 옮겨 다니면서 퍼진 게 아닌가 한다고 한다. 그런데 이 발표는 조금 알아 듣기 힘들었다. 

   다음 발표는 zebra fish 에 암을 심어서 tumor mass를 만든 후 single cell sequencing 을 통해 tumor cell 의 evolution 을 추적하는 연구였다. BRAF V600E mutation 이 있는 melanoma cell 을 zebra fish 에 심은 다음 2주인가 하는 특정 시간 단위마다 tumor cell 을 얼마만큼 떼어서 single cell sequencing  을 하는 식으로 tumorigenesis 를 시간에 따라 추적했다고 한다. 이런 일은 사람에서는 거의 하기 힘들지만 zebra fish 처럼 작고 세대가 빠른 동물에서는 가능하다고 한다. gene expression pattern 을 갖고 PCA를 해서 각 point 가 single cell 이 되도록 2D에 plot을 하면 삼각형 형태가 된다고 한다. 보통 PCA를 하면 곡선/직선 형태로 나오곤 하는데 이렇게 삼각형 형태를 이루는 것은 매우 드물다고 한다. 그런데 Uri Alon 이 Science 에 낸 논문에 의하면 이런 형태의 데이터를 설명하는 것이 있다고 한다. 각 꼭지점이 매우 특징적인 성질을 갖고, 나머지 데이터들은 그 3개의 특징 중 어느 것을 더 갖거나 하는 식으로 형성되는 그래프라고. 또는, 다르게 해석해 보면, 각 특징이 일정 관계를 갖고 있어서 어느 특징 하나가 세지면 나머지 특징들을 줄어 드는 형태(만약 그렇지 않으면 세모 밖으로 빠져 나가서 전체 데이터가 세모 모양을 이룰 수 없다). 그래서 이 연구자는 각 꼭지점이 어떤 특징을 갖고 있나 살펴 보았더니 proliferated/differentiated(SOX같은 gene의 weight가 높았던 것 같다)/stressed 의 특징을 나타내었다고 한다. 이 연구자는 시간에 따라 tumor 를 조금씩 잘라 내어 single cell sequencing 을 했던 것이므로, 이 세 특징을 기준으로 삼각형이 이루어지는 상황에서 시간에 따라 cell 들이 삼각형 내에서 어떻게 이동하는지를 살펴 보았다고 한다. 그랬더니 초반에 있던 위치에서 크게 벗어나지 않았다고 한다. 즉, 처음에 differentiated 특징을 갖고 있던 tumor cell 들은 시간이 지나도 여전히 그 특징을 가장 크게 유지하고 있던 것이다. 

   다음 발표는 normal oesophagus 에 mutation 이 매우 많다는 내용의 발표였다. 별 내용 아닌 것 같았는데 들어 보니 매우 재미있었다. 우선 이 그룹에서는 3명인가 4명의 정상 피부 세포를 구해서 mutation 을 살펴 보았는데 매우 많은 mutation 이 있었다고 한다. 단지 이 mutation 들이 암으로까지 가기에는 역부족한 mutation 이었다고. 특히 이들이 처음 이런 연구를 하기 위해 피부 세포를 고른 이유는 UV 라는 carcinogen 때문인데 이것은 누구나가 겪을 수밖에 없는 것이기 때문일 것이다. 여하튼, 이 때는 sample 수가 너무 적었기 때문에 이번에는 좀 더 많은 sample에서 정상 식도세포에 대해 deep sequencing 을 통해서 mutation 상태를 살펴 보았다고 한다. 우선 발견된 mutation 정도는 정상 피부 세포의 1/10 정도 였다고 한다. 그러나 역시 매우 많은 mutation 이 있었다고 한다. selection pressure가 매우 커서 이렇게 많은 mutation 중 실제로 암이 되는 driver mutation 은 매우 드물고, 특히 NOTCH1 이 많이 mutated 되어 있었다고 한다.  NOTCH1이나 TP53의 대부분의 mutation 은 nonsynonymous mutation 이었다고 한다. 그런데 tumor oesophagus cell 에서는 NOTCH1의 mutation 이 별로 발견되지 않는데 정상 식도 세포에서는 발견되는 것으로 봐서 아무래도 NOTCH1이 driver가 아닐지도 모르겠다는 의견을 조심스럽게 제시했다. 

   다음 발표는 이번 학회의 마지막 발표로, 뭔가 항상 질문하던 나이 지긋하신 분의 발표였다, Matthew Meyerson. 분위기 자체가 뭔가 대가 느낌이 나긴 했다. sequencing 가격이 급격히 떨어지면서 우리는 이것으로부터 많은 것을 배웠는데 여전히 모르는 것들도 많이 있다 하면서 이야기를 시작했다. 결과적으로 우리가 여전히 잘 모르는 것은 대부분 exon 부분의 rare events, centromere/temolere 같은 부분에서의 전반적인 구조적 변화 등등은 우리가 여전히 모르고 있는 것이고, 그래서 long-read 를 이용한 sequencing 이 필요하다고 했다. 아직 이 방식의 구체적인 방법을 발표하긴 이르기에 정확한 방법은 설명 없이 넘어 갔고, 어쨌든 이 방법을 통해서 염색체의 좀 더 많은 구조적 변화를 살펴 볼 수 있는 방법을 개발했다고 한다. 그래서 그 방법을 전립선암을 분석해 보았다고 한다. 대략, non-coding 영역이 약물 반응성에 중요하다는 내용이었는데, 많은 내용이 confidential 이라 여기선 적지 않는다. 이 발표를 끝으로 이번 학회는 끝났다.