장내 미생물은 방사선요법의 암에 미치는 효과에 영향을 미칠 수 있다

많은 연구들에 의하면 장내의 박테리아 집단이 종양의 성장과 확산 속도부터 화학요법이나 면역요법과 같은 치료에의 반응에 이르기까지 인간의 암에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주었다.

하지만 새로운 연구는 장에서 종양이 암 치료에의 반응에 영향을 미치는 미생물은 박테리아뿐만이 아니라는 것을 암시한다. 이번 연구에서 발견된 곰팡이도 중요한 원인일 수 있다.

쥐를 대상으로 한 연구에서, ‘Cedars-Sinai 메디컬 센터’의 과학자들은 내장의 정상적인 박테리아 집단이 교란되었을 때 곰팡이가 유입된다는 것을 발견했다. 그리고 이 곰팡이들은 결국 방사선 치료가 가장 효과적으로 작용하는 데 중요한 종양에 대한 면역 반응을 방해했다고 연구팀은 7월 29일 ‘Cancer Cell’에 보고했다.

연구원들은 또한 이 현상에 역할을 할 수 있는 종양에서 곰팡이를 감지하는 단백질을 발견했다. 인간 종양에서 추출한 샘플을 이용하여, 그들은 유방암이나 흑색종의 환자 중 이 단백질 수치가 높은 사람들이 낮은 사람들 보다 오래 살지 못한다는 것을 발견했다.

이제 막 미생물군(총)이 암 치료에서 숙주의 면역 측면에서 어떻게 도움을 주는지 이해하기 시작했다. 이러한 상호작용에 대한 더 자세한 그림은 결국 연구자들이 암 치료 전에 장내 마이크로바이옴을 변화시키기 위한 맞춤형 치료법을 설계하는 데 도움을 줄 수 있을 것이라고 이번 연구에 참여하지 않은 NCI 암 치료 및 진단 부서의 만수르 아흐메드 박사가 말했다.

복잡한 상호작용

면역체계가 암을 퇴치하는데 어떻게 도움이 되는지에 대한 자세한 내용은 여전히 밝혀지는 중에 있다. 이 분야의 초기 연구는 면역체계가 종양세포를 공격하고 죽이게 하는 암 치료법인 면역치료의 증가로 이어졌다. 이 치료법들은 흑색종과 폐암을 포함한 여러 종류의 진행된 암 치료법에 혁명을 일으켰다.

하지만 최근의 연구는 면역체계가 화학요법과 방사선요법이 얼마나 잘 작용하는지에 영향을 미칠 수 있다는 것을 밝혀냈다. 그리고 연구는 인간의 장에서 보통 발견되는 미생물이 면역세포가 몸 전체에서 어떻게 그들의 역할을 하는지에 영향을 미친다는 것을 보여주었다.

시더스-시나이 메디컬 센터의 스티븐 시아오 박사와 데이비드 언더힐 박사 등이 이끈 이 새로운 연구는 이 초기 연구를 기반으로 하였다.

언더힐 박사는 방사선 치료 후 암을 통제하는 면역체계의 역할은 집중 연구되고 있다고 설명했다. 면역세포의 기여가 없다면 암세포는 치료 직후 다시 자라날 가능성이 높다.

방사선 치료는 종양 세포를 죽이고 나서 면역 세포가 종양에 침투하여 종양 세포가 다시 자라기 어려운 환경을 만든다. 그것은 산불과 같다. 여러분이 그것을 진압할 수 있지만, 들어가서 모든 핫스팟을 청소하고 그것들이 다시 타오르지 않도록 확실히 할 팀이 있어야 한다고 언더힐 박사가 설명했다.

"그러면 방사선 치료 후 종양에서 왜 강한 면역 반응이 어떤 때는 일어나고 다른 때는 안 일어나는 걸까?" 언더힐 박사는 묻고 있다. 조사하기 위해, 연구원들은 마이크로바이옴과 면역 체계 사이의 복잡한 상호작용을 더 자세히 관찰했다.

미생물 배출과 미생물 유입

연구원들은 처음에 유방암 세포를 이식한 쥐의 정상적인 내장 박테리아 군집을 파괴하기 위해 항생제를 혼합하여 사용했다. 그들이 쥐들을 방사능으로 치료했을 때, 종양은 계속 자라났고 쥐들은 빠르게 죽었다. 같은 일이 흑색종 세포를 이식한 생쥐와 다른 항생제 조합으로 치료한 생쥐에서도 일어났다.

연구원들은 또한 쥐들에게서 다른 무엇인가를 발견했다. 항생제에 의해 전멸된 내장 박테리아는 곰팡이로 대체되었다. 이 곰팡이의 과잉 성장이 방사선 치료 후 면역 세포의 반응에서 어떤 역할을 하는지 보기 위해, 연구팀은 방사선 치료 전에 다른 그룹의 쥐들을 항진균제로 치료했다.

항 진균 치료는 항균 치료와는 정반대의 효과를 보였다. 즉 방사선 치료 후에 더 많은 종양 세포가 죽었다.

더 많은 실험을 통해 많은 양의 곰팡이를 내장에 투여하는 것이 박테리아가 사전에 고갈되지 않았더라도 방사선 치료의 효과를 감소시키는 것을 발견했다. 이것은 방사선 치료에 대한 반응을 손상시킨 것은 박테리아 감소가 아닌 여분의 곰팡이의 존재였다는 것을 암시했다고 연구원들은 보고했다.

항생제로 장내 박테리아를 고갈시키고 곰팡이가 확장되도록 한 후, 연구원들은 또한 쥐들이 방사선 치료를 받은 후 종양 미세 환경에서 종양 세포를 죽이는 면역 세포를 더 적게 발견했다.

장 곰팡이가 사람들에게 방사선 치료의 장내 작용에 영향을 미칠 수 있는지 알아보기 위해, 연구팀은 인간 종양에서 채취한 샘플에서 Dectin-1이라고 불리는 단백질의 수치를 측정했다. 일부 면역세포의 표면에서 발견되는 단백질인 덱틴-1은 인체가 곰팡이의 존재를 감지하기 위해 사용하는 주요 도구 중 하나이다.

유방암이나 흑색종에서 덱틴-1의 수치가 높은 사람들이 낮은 사람들보다 생존율이 나쁜 경향이 있다는 것을 발견했다. 쥐로 돌아가서, 연구원들은 그에 상응하는 결과를 발견했다. 덱틴-1이 결핍된 쥐의 종양세포는 방사선 치료에 더 취약했다.

이러한 관측의 배후에 있는 메커니즘은 아직 불분명하지만, 덱틴-1은 감지하는 곰팡이의 수치에 따라 방사선 치료에 대한 반응을 중재할 수 있다고 언더힐 박사는 설명했다.

마이크로바이옴(인체 내 미생물 군)을 표적삼기

그렇다면 신체의 장내 곰팡이의 변화를 감지와 같이 언듯 보기에 무관해 보이는 것이 어떻게 방사선 치료 후 면역 반응에 영향을 미칠 수 있을까?

그것은 2만 달러짜리의 문제이다. 하지만 이 연구가 하는 것은 '마이크로바이옴의 곰팡이를 확실히 이해하자, 왜냐하면 그것이 면역 반응에 중요한 영향을 미칠 수 있기 때문이라고 일종의 빨간 깃발(경고 내지 불가)을 내걸고 있다고 생각한다고 언더힐 박사는 말하고 있다.

연구원들은 이미 장내 미생물체의 구성을 고치는 것이 일부 암 치료의 효과를 높일 수 있는지 여부를 시험하기 시작했다. 최근 연구에서, 장내 미생물체의 구성을 대대적으로 바꾸는 것은 면역 치료제가 일부 흑색종 환자들의 치료 효과를 개선시켰다.

하지만 과학자들은 마이크로바이옴을 좀 더 구체적인 방법으로 조정하기를 원한다. 이를 위해 "우리는 어떤 미생물 종이 암 치료 반응과 가장 관련이 있는지 이해할 필요가 있다"고 아흐메드 박사는 말했다.

"세균과 곰팡이 모두 환자의 마이크로바이옴을 특징지을 수 있고, 예상 예후나 방사선 치료, 화학 요법, 면역 요법에 어떻게 반응할지를 결정할 수 있다면 정말 편리할 것이다. 그러면 우리는 이러한 치료법이 더 잘 작동하도록 마이크로바이옴을 바꾸는 것이 실현 가능한지 알고 싶다"고 언더힐 박사는 덧붙였다.

덱틴-1과 같은 단백질은 향후 임상실험에서 잠재적으로 불리한 마이크로바이옴을 가진 사람들을 식별하는 바이오마커 역할을 할 가능성이 있다고 아흐메드 박사는 말했다.

우리가 그것으로부터 너무 멀리 떨어져 있다고 생각하지 않는다. 나는 인간 연구가 멀지 않은 미래에 있다고 생각한다고 언더힐 박사가 덧붙였다.

현재로서는 암 치료를 받고 있는 사람들은 처방전 없이 살 수 있는 생균제 보충제나 처방약으로 장내 미생물을 스스로 조작하려는 유혹을 피해야 한다고 아흐메드 박사는 경고했다.

사람들이 밖에 나가 항진균제를 복용하는 것을 원치 않는다. 왜냐하면 우리는 아직 그것이 도움이 될 것이라는 증거가 없고, 그것이 위험할 수 있다는 이유가 있을 수 있기 때문이라고 언더힐 박사는 동의했다.

한편, 암 치료를 받는 사람들에게 항생제를 처방한다면, 그것은 이유가 있고, 그것들은 중요할 것이라고 그는 덧붙였고, 사람들은 처방을 건너뛰어서는 안 된다.