MIT 연구팀, 전이 일으키는 순환 종양세포 생성 속도와 양 측정하는 기술 개발

MIT 연구팀이 세계 최초로 종양 세포를 세고 순환하는 종양 세포(CTC)의 생성 속도와 반감기를 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 

종양은 장기 내에서 자라면서 혈류로 들어가는 세포도 방출한다. 이 세포는 다른 장기로 이동하여 전이라고 하는 새로운 종양을 만들어 낸다. 

최근 미국 MIT 연구팀이 세계 최초로 쥐에서 순환 종양세포(CTC)의 생성 속도를 측정할 수 있는 기술을 개발했다. CTC가 혈류로 방출되면 얼마나 오래 생존하는지를 보여주는 그들의 접근 방식은 과학자들이 다양한 유형의 암이 신체를 통해 퍼지는 방법에 대해 더 많이 배우는데 도움이 될 수 있다.

연구팀의 리더인 스콧 매널리스(Scott Manalis) 교수는 "쥐 실험에서 순환 종양세포가 순환계에 얼마나 빨리 진입하고 제거되기까지 걸리는 시간을 직접 측정할 수 있다"고 밝혔다. 

연구진은 새로운 시스템을 사용하여 췌장 종양과 두 가지 유형의 폐 종양에서 CTC를 연구할 수 있었다. 이 논문은 최근 국제 학술지 ‘Nature Communications’에 게재됐다. 

최근 몇 년 동안 연구원들은 파악하기 어려운 순환 종양세포를 포착하는 전략을 고안해 왔다. 연구진은 "순환하는 종양 세포는 혈액에서 얻을 수 있고 종양에 대한 창을 제공하기 때문에 매력적이다. 종양을 생검하는 것보다 훨씬 쉽다"고 밝혔다. 

쥐의 경우 혈액이 1밀리리터보다 조금 더 많기 때문에 CTC를 찾기가 훨씬 더 어렵다. 쥐의 CTC를 연구할 수 있다는 것은 연구자들이 이 세포가 종양에 의해 얼마나 빨리 떨어져 나가는지, 순환계에서 얼마나 오래 생존하며, 얼마나 효율적으로 새로운 종양을 뿌릴 수 있는지에 대한 질문에 답하는데 도움이 될 수 있다.
 
이러한 질문에 답하기 위해 연구팀은 종양이 있는 생쥐에서 혈액을 제거하여 건강한 생쥐에게 흘려보낼 수 있는 시스템을 설계했다. 별도의 튜브를 통해 건강한 쥐의 혈액이 종양이 있는 쥐로 다시 흐르게 했다. 

이 시스템에는 혈액에서 순환하는 종양 세포를 감지하고 제거하는 두 개의 세포 계수기(각 쥐에 하나씩)가 포함되어 있었다.

이 설정을 사용하여 연구원들은 각 쥐의 모든 혈액을 1시간 이내에 분석할 수 있었다. 연구자들은 췌장암, 소세포 폐암 및 비소세포 폐암의 세 가지 유형의 종양이 있는 쥐를 연구했다.

그들은 공격적으로 전이되는 것으로 알려진 소세포 폐종양은 시간당 100,000개 이상의 순환 종양세포를 배출할 수 있는 반면, 비소세포 폐종양 및 췌장 종양은 시간당 60개 미만의 순환 종양세포를 배출한다는 것을 발견했다. 

실험실에서 배양된 세포주에서 종양 세포를 주입하는 것에 의존한 이전 연구에서는 이러한 세포가 혈류에서 단 몇 초의 반감기를 갖는다는 것을 발견했지만 이번 연구의 새로운 결과는 내인성 순환 종양세포가 실제로 훨씬 더 오래 지속됨이 발견되었다. 

전이 생성
연구자들은 또한 CTC를 받은 건강한 쥐가 수천 개의 CTC를 교환한 후에도 나중에 전이가 발생했음을 보여주었다. 그들은 소세포 폐종양의 CTC가 종양이 원래 형성되었던 쥐에서 했던 것처럼 수용자 건강한 쥐의 간에서 전이를 형성한다는 것을 발견했다.

연구팀은 "우리가 깨달은 것은 우리가 건강한 쥐에 주입한 순환 종양세포가 몇 달 후 감지할 수 있는 전이를 생성한다는 것"이라고 밝혔다. 

이 접근 방식을 사용하여 연구자들은 이제 다양한 약물 치료가 CTC 수준에 어떻게 영향을 미치는지 연구하기를 희망하고 있다. 연구팀은 "이 시스템을 통해 CTC의 실시간 농도를 볼 수 있으므로 약물 치료를 수행하고 그것이 반감기 시간과 생성율에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있다"고 강조했다. 

연구원들은 또한 이 시스템을 사용하여 백혈병 및 림프종과 같은 혈액암을 포함한 다른 유형의 암을 연구할 계획이다. 이 기술은 또한 호중구 및 자연 살해 세포와 같은 면역 세포를 포함한 다른 종류의 세포의 순환 역학을 연구하는데 사용될 수 있는 초석을 마련했다는 의의가 있다.