뭉쳐서 이동하는 암세포들, 전이성 강하고 성공률 100배 높아

암 완치에 있어서 늘 두려움의 대상이 되는 것이 전이암이다. 종양 세포가 몸 전체로 퍼지는 복잡한 방식인 전이가 암 관련 사망의 90%이상을 유발하기 때문이다. 또한 대부분의 화학요법 약물은 증식하는 세포를 표적으로 하기에 전이 세포를 죽이지 않아 환자를 새로운 종양에 취약하게 만든다. 이로 인해 암 전이에 대한 원리와 치료에 대한 연구가 계속되고 있다. 

침습성 암세포(치명적인 전이를 일으킬 수 있는 세포)는 두 가지 유형으로 나뉜다. 혈관벽을 가로 질러 혈류로만 빠져 나가는 세포 그리고 뭉쳐서 여행하는 암세포 그룹들이 그들이다. 

최근까지는 몸 전체의 결합 조직을 통해 이동하고 혈관과 림프관에 침투할 수 있는 암세포가 가장 위험하다고 생각되었다. 그러나 여러 연구를 통해 아무 곳에나 갈 수 있는 침투성 세포보다 그룹으로 이동하는 암세포들이 전이 후 살아남을 수 있는 생존력과 위험성이 더 큰 것으로 밝혀졌다. 

암세포를 낱개로 또는 그룹으로 변형되게 하는 E-cadherin 단백질
2018년 와이즈만 연구소의 벤자민 가이거(Benjamin Geiger) 교수는 전이에 공격적인 유방암 세포의 한 유형을 조사했다. 이 조사에서 연구원들은 그룹세포들이 정상적인 수준의 E-cadherin의 약 절반을 가지고 있다는 것을 발견했다. 암세포들을 잇는 끈 형성과 E-cadherin과의 연결을 조사하기 위해 연구진은 실험실 접시와 생쥐에서 일련의 실험을 수행했다.

실제로 그들은 높은 수준의 단백질이 세포를 서로 밀접하게 결합시키는 반면 매우 낮은 수준은 세포가 완전히 분리될 수 있도록 한다는 것을 발견했다. 또한 레벨이 중간에 정확히 있을 때 밧줄이 형성되는 것을 확인했다. 

빠르게 움직이는 암세포보다 암세포 그룹이 전이 성공률 더 높아 
이후 밝혀진 것은 묶인 세포그룹이 더 전이성이 있다는 사실이었다. 즉 그들은 이차적이고 종종 먼 기관에서 새로운 암 성장을 일으켰다. 예상대로 과학자들이 세포에서 E-cadherin 생산을 차단했을 때 밧줄이 형성되지 않았고 이로 인해 암세포가 하나씩 떼어져 폐나 다른 기관에 도달했다. 따로 떨어진 암세포는 그룹보다 빠르게 움직였음에도 불구하고 침입이나 전이에 관해서는 효율성이 떨어졌다.

이와 같은 연구는 2016년에도 있었다. 존스홉킨스 연구원들이 암세포 그룹이 암 그룹의 생존 가능성이 더 높은 전이를 일으킨다는 것을 발견한 것이다. 존스 홉킨스의 연구에 따르면 암세포가 스스로 전이성 종양을 형성하는 경우는 거의 없으며 집단적 생존 기회를 높이기 위해 그룹으로 이동하는 것을 선호한다고 밝혔다. 

전이되는 암세포는 원발암 세포와 달라 화학요법 안 통해 
이들은 이동하는 세포가 원발성 종양(암이 처음 시작한 장기의 암) 내에서 증식하는 세포와 다르며 그 차이로 인해 화학요법에 자연적으로 저항할 수 있음을 발견했다.

존스홉킨스 의과대학 앤드류 에발트(Andrew Ewald) 교수는 "우리는 암세포가 새로운 전이를 형성할 가능성을 높이기 위해 두 가지 일을 한다는 것을 발견했다"며 "그들은 신체 내의 다양한 환경을 통해 여행하는데 도움이 되는 분자 프로그램을 켜고 그룹으로 여행한다"고 말했다. 

그룹암 전이의 97% 차지, 단일 세포보다 100배 이상 높아 
연구팀은 폐로 퍼지는 것으로 알려진 유선암(유방암)의 한 형태를 가진 쥐를 테스트했다. 그들은 전이의 3% 미만이 단일 세포에서 온다는 것을 발견했으며 조직, 혈관 및 혈액에서 폐로 가는 목적지의 각 단계에서 세포 클러스터(통계 조사의 대상인 모집단의 요소를 몇 개 모은 단위체)를 발견했다.

다음으로 연구진은 그룹으로 움직이는 것이 세포에 유리한지 여부를 테스트했다. 실험실 테스트에서 그들은 암세포 그룹이 단일 세포보다 전이를 일으키는데 적어도 15배 이상 우수하다는 것을 발견했다. 쥐에서 테스트를 반복했을 때는 암세포 그룹이 대규모 전이를 생성하는데 100배 이상 우수한 것으로 밝혀졌다. 

에발트 교수는 “전이를 ‘놀라운 경주’라고 생각할 수 있다. 그룹으로 암세포들이 이동을 하면 가면서 발생되는 여러 가지 상황과 문제에 각기 다른 세포들의 특성을 이용하여 이를 극복할 수 있기에 그룹으로 이동하는 것이 합리적이다”라고 설명했다. 

전이 일으키는 그룹암의 특정 단백질 발견 
연구팀은 또한 이동 세포가 종양 확산을 예측하고 궁극적으로 예방하는데 사용할 수 있는 특정 분자 특징을 나타내는지 여부도 조사했다. 이전 연구를 바탕으로 그들은 작은 이동 세포 클러스터에서 높은 수준으로 나타나는 단백질 K14의 역할을 재확인했다.

K14 수준은 또한 다양한 유형의 유전자 활동을 식별하는데 도움이 되었으며, 세포가 증식 또는 전이를 위한 프로그램이 있는지 여부를 밝혀냈다. 이러한 발견은 궁극적으로 전이 세포를 구체적으로 표적으로 삼는 신약을 개발하는 데 사용될 수 있다. 

K14 단백질이 발견됨에 따라 유방암으로 인한 전이를 막을 수 있는 항암제 개발의 가능성이 제시됐다. 만약 유방암 전이 세포를 표적으로 하는 항암제가 개발이 된다면 유방암 완치의 시대를 기대해 볼 수 있지 않을까.