[와이즈만 연구소] 스트레스 받으면 활성화되는 HSF1단백질, ‘염증성 장질환을 대장암 만든다’

염증은 가장 치명적인 암을 촉진한다. 대장에서 염증성 장질환은 평균 이상의 악성 종양 비율과 관련이 있는 것으로 잘 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 발달 중인 종양은 일반적으로 이미 진행되었거나 심지어 전이된 경우에만 진단된다. 이는 악성 초기 증상이 종종 장염증의 재발로 인해 잘못 기인되기 때문일 수 있다.

이런 가운데 와이즈만연구소(Weizmann Institute of Science)는 2월 18일 보도자료를 내고 와이즈만 연구팀이 만성 장염증과 암 사이의 분자 결손 연관성을 발견했다고 밝혔다. 이는 앞으로 장 염증성 질환이 있는 사람들의 대장암 예방 방법을 개발하는데 도움이 될 수 있어 귀추가 주목되고 있다. 

생체분자과학부의 루스 셰르츠 슈발(Ruth Scherz-Shouval) 박사는 만성 장질환에서 암으로 발전되는 경로가 장세포 내 염증에 대한 스트레스 반응을 통해 진행된다는 가설을 세웠다.

그는 열충격인자1(HSF1)에 초점을 맞췄다. 이 단백질은 세포에 스트레스와 긴장이 발생했을 때 세포 변화를 유발하는 단백질이다. 초기 연구에서 그는 HSF1을 통해 섬유아세포가 영향을 받아 암의 진행을 돕기 시작한다는 것을 발견했다.

연구팀은 장의 만성염증 증상을 보이는 쥐의 변화를 관찰하여 약 2개월 후 대장 종양을 일으키는 일련의 실험을 이끌었다. 염증성 질환의 여러 단계에서 연구진은 고급 2광자 현미경을 사용하여 쥐의 장 조직을 검사하고 질량 분석법 및 기타 방법을 사용하여 이 조직의 단백질 구성을 분석했다. 그들은 염증의 초기 단계에서 시작하여 섬유아세포에 의해 생성되는 세포외기질(콜라겐과 주변 세포를 지원하는 다른 큰 분자의 네트워크)이 나중에 암 성장을 촉진하는 비정상적인 변화를 겪는다는 것을 발견했다.

이러한 변화가 HSF1에 의해 유발되었는지 확인하기 위해 그들은 유전 공학을 통해 생쥐에서 이 단백질 작용을 정지시켰다. 그 결과 섬유아세포는 정상적인 세포외기질을 생성했으며 쥐는 만성염증을 일으키지 않고 대장 종양을 성장시키지 않았다.

다음으로 연구진은 염증관련 대장암으로 치료받은 환자의 조직 샘플을 검사하여 이 발견이 대장암 발병과 관련이 있음을 확인했다. HSF1은 이들 환자의 조직에서 활성화되어 있는 것으로 밝혀졌으며 이들의 세포외기질 및 단백질 구성이 와이즈만 연구와 유사한 비정상적인 변화를 겪었다는 것을 밝혀냈다.

마지막으로 연구자들은 HSF1 활동을 차단하는 작은 분자실험을 진행했다. 그들이 염증 조직에서 분리된 섬유아세포를 이 분자에 노출 시켰을 때 섬유아세포는 세포외기질을 생성하지 못했다. 즉 이 분자가 섬유아세포의 암 촉진 활동을 종식시킨 것이다.

연구팀은 “앞으로 이러한 발견은 HSF1이 섬유아세포에 미치는 영향을 선택적으로 차단함으로써 염증 관련 대장암을 예방하는데 도움이 되는 약물로 이어질 수 있다”며 또한 “언젠가는 대장암 위험이 높은 염증성 장질환 환자를 식별할 수 있게 하여 이러한 고위험 사람들이 암이 형성되기 훨씬 전에 예방 치료를 받을 수 있도록 할 수 있을 것으로 전망된다”고 말했다.

한편, 이스라엘 와이즈만연구소는 독일 막스플랑크, 프랑스 파스퇴르 등과 함께 세계 5대 기초과학 연구소로 꼽힌다. 3명의 노벨상 수상자와 2명의 이스라엘 대통령을 배출했고, 한 해 평균 100여건의 특허를 통해 지식재산(기술)을 사업화하는 ‘기술이전’으로 유명하다.