원자력연, 국내 최초 ‘방사선 DNA 손상 정밀 예측 모델’ 개발
원자력연, 국내 최초 ‘방사선 DNA 손상 정밀 예측 모델’ 개발
“사전 데이터 없는 동물에도 적용 가능 … DNA뿐 아니라 아미노산, 단백질 구조 손상도 예측할 수 있어”
  • 이지혜
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  • 승인 2022.08.01 10:14
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한국원자력연구원은 자체 개발한 시뮬레이션 모델을 이용해 방사선 입자가 DNA 구조에 충돌하는 모습을 구현했다. [사진=한국원자력연구원 제공]
한국원자력연구원은 자체 개발한 시뮬레이션 모델을 이용해 방사선 입자가 DNA 구조에 충돌하는 모습을 구현했다. [사진=한국원자력연구원 제공]

[헬스코리아뉴스 / 이지혜] 한국원자력연구원 첨단방사선연구소는 1일 국내 최초로 ‘방사선 DNA 손상 정밀 예측 모델’을 개발했다고 밝혔다.

방사선 선량에 따라 생물체 DNA가 얼마나 손상되는지를 정밀하게 예측하면, 방사선 치료 시 인체 영향 등을 사전에 평가·대비할 수 있다. 이에 해외에서는 미국항공 우주국(NASA), 유럽 우주국(ESA), 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)를 중심으로 관련 연구가 진행 중이다.

한국원자력연구원은 지난해부터 DNA, 단백질 등 몸속 물질의 방사선 손상을 예측할 수 있는 모델 개발에 착수했다. 연구진은 이번 모델 구축을 위해 복잡한 DNA 구조를 ‘굵은 알갱이 모형’(Coarse Grained)으로 변환했다. 실제 DNA 구조는 개별 원자들로 표현되지만, 굵은 알갱이 모형은 더 큰 단위로 묶여있다. 굵은 알갱이 모형을 이용하면 각 원자 사이의 여백 공간에 미치는 방사선량까지 포함할 수 있어 DNA가 외부로부터 영향받은 방사선량을 정밀하게 계산할 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.

이후 DNA를 구성하는 여러 종류의 원자들이 각각 어느 시점에 손상되는지를 파악했다. 같은 DNA 내에서도 원자별로 손상되기 시작하는 방사선량이 다르기 때문인데, 연구진은 원자 간 결합이 끊어지는 순간 등을 기준으로 삼았다. 해당 데이터를 토대로 방사선에 의한 DNA 손상 정도를 모사하는 ‘시뮬레이션 코드’를 완성했으며, 기존 기술과 유사한 정확도를 확인했다.

원자력연구원 관계자는 1일 헬스코리아뉴스에 “기존 기술은 추적 연구를 통한 데이터를 기반으로 통계적으로 예측한다”며 “이와 달리 연구원이 개발한 모델은 사전 데이터가 없는 동물에도 적용할 수 있고, DNA뿐 아니라 아미노산, 단백질 구조의 손상도 예측할 수 있다”고 말했다.

그러면서 “특히 원자별 손상 값을 독립적으로 계산하기 때문에 기존 대비 방사선 손상 위치와 종류까지 정밀하게 판별한다”고 덧붙였다.

원자력연구원은 이번 DNA 모델을 시작으로 개체 전체에 대한 방사선 손상 시뮬레이션이 가능하도록 원천 기술을 확보해나갈 계획이다.

한편, 이번 연구 결과는 세계적 학술지인 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’(Scientific Reports) 7월 5일자 온라인에 게재됐다.


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