저산소증, 암세포 억제하기도 하고 전이 유발하기도 해

암세포에서 산소부족의 새로운 영향
콜로라도대학 암센터의 호아킨 에스피노사 박사팀은 종양 성장과 억제에서 저산소 유도 요인을 조사했다. 콜로라도 의과대학 연구팀은 최근 암 발생에서 산소 결핍, 즉 저산소증이 어떤 역할을 하는지 새로운 통찰력을 제공하는 논문을 발표했다.

CU 암센터의 회원인 호아킨 에스피노사 박사는 이 논문의 수석 연구원으로 이 연구가 암에 대한 더 많은 표적치료로 이어지기를 바라고 있다. 논문은 이번 달 네이처 커뮤니케이션스지(Nature Communications)에 발표됐다. 

저산소증 논쟁
저산소증에 대한 세포 적응은 암 생물학, 특히 고형종양에서 근본적인 측면 중 하나다. 대부분의 종양은 산소와 영양분을 공급하기 위해 신체 내 새로운 혈관을 만든다. 이런 이유로 고형종양 근처에서는 간헐적으로 저산소 증상이 발생된다는 의견이 있다. 

과거의 연구에서는 주로 저산소증이 종양성장에 미치는 장기적인 영향을 초점을 맞췄다. 하지만 또 다른 연구에서는 저산소증이 일부 환경에서는 종양성장을 억제하는 인자로 적용된다는 것이 밝혀지며 논란이 일었다. 

이에 따라 에스피노사 연구팀은 이런 논란을 넘어서기 위해 저산소증에 대한 즉각적인 급성 반응을 조사하게 되었다. 이 분야에서 처음으로 시도된 유전체학 기술로 말미암아 암세포가 산소를 빼앗기는 순간 어떻게 되는지 파악할 수 있었다. 

산소를 빼앗겼을 때 암세포의 첫 번째 반응
암세포는 산소를 빼앗겼을 때 현존하는 영양소와 산소를 보존하기 위해 성장을 멈췄다. 즉 저산소증이 암세포의 새로운 단백질 생성을 막음으로써 종양 억제 반응을 일으킨 것이다.  하지만 저산소증이 지속이 되면서 암세포는 산소를 찾기 위해 이웃 조직을 침범하면서 종양이 성장하며 전이되기 시작했다.  

결국 기존의 상반된 연구 결과가 다 옳은 셈이다. 초기에는 저산소증이 단백질 합성을 방지해 종양 성장을 억제할 수 있지만 이것이 지속이 되면서는 암세포의 성장과 전이를 촉진하는 계기가 되었다. 

여기서 중요한 것은 종양을 억제하는데 도움이 된 HIF라는 물질을 새로운 항암제로 개발할 수 있게 되었다는 것이다.  

반면, 종양을 촉진시키는 것은 장기간 저산소증 후에 암세포가 산소를 필요로 하는 것과 관련이 있다. 보통 정상적인 세포는 세포를 고정시키는 구조로 인해 세포들과 함께 제자리에 고정이 되어 있다. 하지만 장시간 산소를 빼앗기게 되면 이 구조를 분해할 수 있는 효소가 작동이 되면서 암세포의 이동을 촉진시키게 되는 것이다. 이는 암세포가 혈류로 들어가 다른 건강한 조직에 암이 전이되는 결과를 낳게 된다. 연구팀은 이를 저지하기 위해 구조를 분해시키는 효소의 억제제 개발도 중요하다고 밝혔다. 

연구팀은 이번 연구를 통해 암세포 자체뿐만 아니라 적시에 암세포의 올바른 과정을 더 잘 공략할 수 있는 미래 치료법 개발이 이뤄질 수 있기를 기대하고 있다. 이전의 우리의 이해는 암 연구자들이 저산소증 반응의 완전 차단을 원했지만 CU팀의 연구는 특정 시간에만 그것을 목표로 하는 것이 더 나을 수 있다는 것을 보여준다.

연구팀은 “저산소증은 어떤 맥락에서는 종양 억제를, 다른 맥락에서는 종양을 유발할 수 있기 때문에 저산소 반응의 대상이 누구인지, 저산소증의 침입과 전이를 주도하는 측면이 무엇인지 고민해야 한다”고 밝혔다.