유방암 세포, 세포 둘러싼 물질 먹으며 커진다

유방암은 한국뿐만 아니라 전 세계적으로 여성암 발생률 중 가장 높다. 치료법의 발전으로 유방암으로 인한 사망률은 줄었지만 여전히 여성의 건강을 위협하는 것으로 꼽힌다.

국제 생물학 학술지 '플로스 바이올로지(PLOS Biology)'에 지난 17일 영국 셰필드대학 엘레나 레이네로 박사팀의 유방암 세포가 세포와 조직 사이의 공간을 채우고 있는 '세포외 기질'을 먹으면서 계속 성장한다는 연구 결과가 발표됐다.

종양 세포를 포함한 유방암 세포는 세포외 기질(ECM)이라는 그물망에 갇혀 있다. 제한된 혈류로 인해 세포외 기질에는 영양소가 부족하며 종양 세포가 성장함에 따라 더욱 부족해진다. 그럼에도 불구하고 종양 세포는 계속해서 성장한다. 연구팀은 종양 세포가 이러한 성장을 지원하는 원료를 어떻게 스스로 공급하는지 연구했다.

연구팀은 이를 알아보기 위해 암세포를 세포외 기질과 비슷한 곳을 만들어 관찰했다. 먼저 세포외 기질과 비슷하지만 아미노산이 있는 콜라겐과 아미노산이 없는 콜라겐에 유방암세포를 삽입했다. 또 콜라겐과 비슷한 말랑말랑한 플라스틱에 넣어봤다.

그 결과, 아미노산이 없는 콜라겐과 플라스틱에 넣은 유방암세포는 아미노산이 있는 것보다 초기 성장이 더뎠다. 그럼에도 암세포는 세포외 기질로 둘러싸여 있을 때 아미노산 부족상태를 극복하면서 커졌다.

또 콜라겐에 형광색을 띠게 해 세포 외 기질이 암세포를 통과하는 과정을 관찰했다. 암세포는 세포외 기질을 흡수해 리소좀이라고 불리는 소화 구획에서 분해하는 일이 일어났다.

이와 함께 세포외 기질을 화학적으로 처리하면 단백질, 글리코사미노글리칸, 피브로닌, 엘라스틴 등 여러 성분들이 교차 연결돼 암세포가 먹을 수 없었다.

레이네로 박사는 "유방암 세포가 종양 내에 있는 어려운 환경에서 살아남기 위해 사용되는 새로운 메커니즘을 확인했다"며, "식량이 부족하기 때문에 암 세포는 주변 기질의 구성 요소를 먹고 소화하는 능력이 생겨났다"고 말했다.

암세포가 점점 커지면서 먹이가 부족해지면 세포외 기질에 있는 티로신과 페닐알라닌이라는 두 가지 아미노산을 흡수하고 분해하면서 대사 변화가 일어났다.

연구팀은 세포의 호흡을 담당하는 미토콘드리아에서 에너지 생산 과정으로 가는 경로의 중심 효소 'HPDL'를 무너뜨렸을 때, 암세포의 성장이 멈춘 것을 확인했다. HPDL 또는 대식세포 촉진체 'PAK1'가 만들어지는 것을 차단하거나 감소시키면 암세포가 이동하고 주변 조직으로 확산되는 것을 막았다.

레이네로 박사는 "유방암 세포가 영양 결핍 때 세포외 기질의 영양분을 이용한다는 것을 알아냈다"며 "이 과정은 대식세포증과 주요 아미노산의 에너지 방출 기질로의 대사 전환 모두에 의존한다는 것을 보여준다"고 말했습니다. 또한 "세포외 기질 밖에 먹을 것이 없는 상황에서 확산되는 암 세포의 아킬레스건을 찾아낸 것"이라고 설명했다.

특히 세포속 에너지 생산 경로의 중심 효소 'HPDL'나 대식세포 촉진체 'PAK1'가 만들어지는 것을 막으면 암세포가 늘어나거나 종양조직이 커지는 것을 막게 된다는 것을 알아냈다.

연구팀은 "지금까지 암세포 생존 메커니즘이 알려지지 않았다"며 "이번에 알아낸 것을 통해 유방암 치료법을 개발하는데 있어 새로운 타깃으로 사용할 수 있다"고 말했다.