암세포 분열 막는 기전 발견

미국립암연구소 암 생물학 및 유전학 연구소의 스티븐 카펠 박사와 동료들의 연구에서 분열을 준비하고 있는 세포가 분열을 하지 않고 이전으로 돌아갈 수 있다는 것이 발견됐다. 2023년 7월 5일 ‘Nature’에 보고된 이 발견은 연구자 들이 암 치료를 위한 보다 효과적인 약물 조합을 제시할 수 있음에 기대를 모은다. 

세포가 유사분열이라는 성장 촉진 신호를 받으면 세포주기(세포를 둘로 나누는 유사분열로 끝나는 일련의 단계)에 들어간다. 과학자들은 이 주기의 준비 단계에 세포가 그 과정을 중단할 수 없는 시점이 포함되어 있다고 오랫동안 생각해 왔다. 그들은 이 “돌아올 수 없는 지점” 이후에는 세포 분열을 유도하는 데 더 이상 성장 신호가 필요하지 않다고 생각했다.

제임스 콘웰 박사는 모든 세포가 이런 식으로 행동하는 것은 아니라는 사실을 발견했다. 그가 성장하는 세포에서 성장 신호를 제거했을 때 일부는 세포주기를 빠져나와 휴식 상태로 돌아갔다. 심지어 돌아올 수 없는 지점을 넘어 진행된 경우에도 마찬가지였다. 다른 과학자들도 비슷한 관찰을 보고했지만, 세포가 때때로 오랫동안 확립된 세포 주기 약속의 규칙을 어기는 이유에 대한 설명을 제시한 사람은 아무도 없었다.

조사를 위해 콘웰은 수천 개의 세포에 대한 비디오를 캡처했다. 그는 세포주기의 각 단계를 관찰했고, 미토젠(유사 분열 촉진 물질)이 세포에 도달하는 것을 막았을 때 세포에 어떤 일이 일어나는지 관찰했다.

약 15%의 세포가 세포주기를 종료함으로써 유사분열 물질의 철수에 반응했다. 이들 세포에는 공통점이 있었다. 즉, 성장 촉진 신호 수신을 중단했을 때 주기가 그리 멀지 않았다는 것이다. “세포주기를 종료하는 데 시간이 좀 걸린다. 따라서 세포가 이미 유사분열에 가까워지면 빠져나올 시간이 충분하지 않아 유사분열로 들어가게 된다”고 콘웰은 설명한다. 대조적으로, 이제 막 분열 준비를 시작한 세포는 일반적으로 성장 신호가 멈췄을 때 세포 주기를 빠져나갔다.

카펠 박사는 이것이 본질적으로 두 가지 운명 사이의 경쟁이며 별도의 시계가 유사분열과 세포 주기 종료까지 카운트 다운하는 것이라고 말했다. 일반적으로 유사분열이 승리하지만 연구자들은 시계 중 하나를 멈추면 확률이 바뀔 수 있다는 것을 발견했다. 미토젠 신호 전달을 차단하고 세포가 유사분열에 도달하는 것을 막자 모든 세포는 세포 주기에서 빠져나왔다. 이 과정은 약 15시간이 걸렸다.

콘웰은 다양한 종류의 세포를 대상으로 실험을 반복했지만 결과는 동일했다. 그가 테스트한 모든 세포는 충분한 시간이 있으면 세포주기에서 나갈 수 있었다.

연구진은 경쟁적인 세포주기 시계를 제어하는 ​​특정 분자를 확인했으며, 이번 발견이 암 치료에 영향을 미칠 수 있다고 말했다. 유방암 치료제 팔보시클립(palbociclib)과 같이 세포주기 조절 인자인 CDK4와 CDK6을 억제하는 약물은 이전에 생각했던 것과는 다르게 세포주기를 통한 세포의 진행을 방해할 가능성이 높다. 카펠은 재발을 예방하려면 모든 세포가 이러한 약물에 어떻게 반응하는지 매우 정확하게 이해하는 것이 중요할 것이라고 말한다. 그는 이제 CDK4/6 억제제와 추가 약물을 결합하여 보다 내구성 있는 치료법을 설계하기 위해 이 새로운 분자 메커니즘(생물체 내에서 특정한 기능을 수행하는 기제)을 활용할 수 있는지 여부를 조사하고 있다.