미국립암연구소, "비만, 암세포의 성장과 증식 도와"

비만은 당분의 용도에서부터 심장의 기능에 이르기까지 신체의 많은 과정을 변화시킨다. 주로 쥐를 대상으로 한 새로운 연구에 따르면 비만은 또한 종양이 생존하고 자라도록 돕는 방법으로 암세포와 인근의 면역세포 사이의 관계를 변화시킬 수 있다고 한다.

T세포라는 면역 세포는 신체가 감염과 싸우는 것을 돕고 어떤 경우에는 암 세포를 인식하고 죽일 수 있다. 암 치료제로서 면역요법은 T세포의 효능을 강화함으로써 작용하는데, 특히 CD8+T 세포라고는 아형 세포는 주요 암 세포를 죽이는 T세포다.

하지만 비만은 이 T세포들을 덜 강하게 만들지도 모른다. 새로운 연구는 비만인 쥐의 종양 내부와 주변의 세포들이 그들의 신진대사에 급격한 변화가 있다는 것을 보여주었다. 이러한 변형으로 인해 CD8+T 세포는 종양 세포가 번성하는 동안 종양 내부에서 기능을 할 수 없게 갇혀버렸다.

유사한 현상이 심각한 비만을 가진 사람들로부터 채취한 종양 조직의 많은 표본에서 작용하고 있는 것으로 보인다고 연구진은 지난해 12월 23일 세계적 과학저널인 'Cell'지에 보고했다.

연구를 이끈 아를렌 샤프 박사는 "면역요법은 암 치료를 획기적으로 변화시켰지만, 그것은 환자의 일부에서만 효과가 일어난다. 왜 어떤 사람들은 반응을 보이고 어떤 사람들은 반응을 보이지 않는지 이해할 필요가 있다"고 운을 뗐다. 

그는 "암에 걸린 사람들은 나이와 체질량, 신진대사 상태, 건강 상태 등 다양성이 있다. 이번 연구는 비만이 종양 미세환경의 면역세포에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위한 첫걸음이었다"고 말했다.

대사의 주도권 다툼

국립암연구소 암 생물학과의 크리스틴 윌리스 박사는 1990년대 렙틴이라는 호르몬이 발견되면서 인체에서 지방세포의 역할에 대한 과학자들의 이해도가 높아졌다고 설명했다. 그 때까지는 지방은 몸이 나중에 사용할 수 있도록 여분의 영양분을 보유하는 대체로 수동적인 저장 조직으로 여겨져 왔다.

그러나 지방세포에 의해 생성된 렙틴은 식욕과 체중에 적극적으로 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 그 이후로 윌리스 박사는 "우리는 지방이 신호 분자의 역할을 하는 모든 종류의 화학 물질을 분비한다는 것을 발견했다"고 말했다. 신호 분자는 세포의 기능을 조절하거나 신체의 다른 세포와 통신하기 위해 함께 일하는 세포 내의 분자들이다.

이전의 연구들은 비만이 종양 세포에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주었고, 일부 호르몬들이 종양 세포와 어떻게 의사소통하는지를 포함했다. 

빠르게 성장하는 종양 세포는 다량의 영양소를 섭취하는 것으로 알려져 있는데, 이것은 잠재적으로 근처의 다른 세포들이 사용할 수 있는 연료를 제한할 수 있다. 샤프 박사는 "우리는 CD8+T 세포와 종양 세포 사이에 대사 줄다리기 전쟁이 일어나는지 알고 싶었다"고 설명했다.

연구팀은 쥐들이 비만으로 간주될 만큼 살이 찌기 전까지 최대 10주 동안 고지방식을 먹이는 것으로 시작했다. 그런 후 비만인 생쥐와 정상 체중의 생쥐에게 대장암 세포를 이식했다. 실험에 사용된 세포들은 보통 면역세포가 쉽게 침투할 수 있는 쥐의 종양을 만들어냈다.

비만인 쥐의 종양은 정상 체중의 쥐의 종양보다 더 빨리 성장했다. 연구원들이 종양 내부와 주변의 면역 세포를 조사했을 때 그들은 비만 쥐의 종양에서 더 적은 수의 T세포를 발견했다. 종양 안에서 간신히 만들어 진 T세포는 정상적 기능을 하지 못하고 있다는 징후를 보였다.

연구진은 종양 세포가 신진대사를 변화시켜 자기 주변의 남아도는 지방산을 진공청소기처럼 빨아들인다는 것을 발견했다. 대조적으로, 면역 세포들은 비슷한 변화를 일으키지 않았고, 그래서 면역세포들은 결국 자신의 일을 하는데 필요한 영양분을 얻지 못했다.

비록 현재의 연구가 구체적으로 신진대사를 연구했지만, 비만은 종양 세포가 영양소를 사용하는 방법을 바꾸는 것 외에 다른 효과를 가져 올 수 있다고 윌리스 박사는 설명했다. 예를 들어 지방산은 신호 분자의 역할도 할 수 있다.

샤프 박사는 "지방산은 종양의 연료원이지만, 동시에 그들은 인접한 면역세포에게 '증식을 중단하라'와 같은 것을 말하고 있을 수 있다"고 설명했다. 

종양 세포의 대사 봉쇄

그런 후 연구원들은 종양 세포가 지방산을 소비하는 능력을 방해하는 것이 종양 성장을 늦출 수 있을지 생각했다. 이 아이디어를 시험하기 위해, 그들은 PHD3라는 단백질을 과잉 생산하도록 종양 세포를 설계했는데, 이것은 지방산을 섭취하는 세포의 능력을 둔화시키는 역할을 한다. 

PHD3 단백질이 비만 쥐에게 주입되었을 때, 종양 세포는 지방을 덜 소비하는 종양으로 발전했다. 게다가, 면역 세포는 PHD3를 과다 발현하는 종양에 침투할 가능성이 훨씬 높았고 정상적으로 작동하는 것처럼 보였다.

T세포 대사의 유사한 변화가 인간 종양의 미세 환경에서도 발견될 수 있는지 알아보기 위해 연구팀은 암 게놈 지도(TCGA)에서 채취한 대장암 환자의 데이터를 조사했다. 그들은 심각한 비만 환자의 종양에서 건강한 T 세포의 징후가 감소했다는 것을 발견했다.

연구진이 조사한 암 게놈 지도에서 채취한 6개 암 유형 중 5개 유형에서 면역 세포가 인식하지 못하는 종양(면역 요법에 반응하지 않을 가능성이 있음)은 PHD3 발현률이 낮을 가능성이 더 높았다.

하이기스 박사는 "암세포의 PHD3를 조절하는 치료법이 치료상으로 사용될 수 있을지 확인하는 것은 이르지만, 이러한 줄다리기 싸움에 영향을 미치는 다른 목표물을 식별하는 것은 흥미로울 것이다. 왜냐하면 이상적으로는 종양에 연료공급을 대폭 줄여서 종양세포를 굶겨 죽이는 T세포를 활성화시키기를 원하기 때문"이라고 강조했다. 

복잡한 관계의 초보적 이해

많은 추가적인 요소들이 T세포와 종양 세포 사이의 상호작용에 역할을 할 수 있다고 윌리스 박사는 설명했다. 사람들이 먹는 음식에서부터 장과 신체의 다른 부분들에서 박테리아의 구성, 즉 인체 내의 미생물 생태계에 이르기까지 모든 것들이 이러한 상호작용에 영향을 미칠 수 있다.

게다가 비만이 그 미세환경에 미치는 영향은 암의 종류별로, 심지어 같은 종류의 암 환자들 사이에서도 다를 가능성이 있다고 그는 설명했다. 예를 들어 일부 연구는 비만이 신장암과 같은 일부 유형의 암에 대한 면역요법에 덜 효과적일 수 있다고 시사했다. 또  다른 연구들은 흑색종이 있는 사람들이 비만일 경우 면역관문 억제제에 더 적게 반응할 가능성이 있다는 것을 발견하였다.

윌리스 박사는 "이 연구는 암 생물학에서 매우 중요한 측면을 이제 겨우 이해하기 시작한 것"이라고 말했다.

암 환우들의 비만율

참고로 암스쿨의 PSOL 자료에 있는 암 환우의 상태별 비만율 자료를 통해 암 환우들의 비만율 상태를 알아 보았다. 아래 표에 나타나 있는 것처럼 18세 이상 한국인의 비만율이 2019년 통계청 자료에 의하면 34%인 점을 감안하면 전체 한국인 평균 비만자 비중은 낮은 수준을 보이고 있다. 암 치료와 이후의 생활 관리를 통해서 전체적으로 일반인들에 비해 잘 관리하고 있는 결과로 보인다.

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