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세포 증식이 없으면 암은 없다

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암의 기원은 다세포 동물의 기원만큼 오래되었다?

고든의 의학 이야기   2014/06/26 00:46

과거에 비해서 생존 기간이 길어졌다곤 해도 암은 역시 인류에게 무서운 질환입니다. 20 세기 초와 21 세기 초를 비교하면 100 여년전 사망 원인의 대부분을 차지하던 결핵 같은 감염성 질환으로 인한 사망은 크게 감소했지만 대신 평균 수명이 길어지면서 암으로 인한 사망은 급격히 증가해 중요국가에서 뇌혈관 질환과 더불어 가장 흔한 사망원인으로 손꼽히고 있습니다. 따라서 암정복은 인류의 오랜 숙원 사업이라고 할 수 있습니다.
그런데 사실 암이 발생하는 것은 인간뿐이 아닙니다. 대부분의 다세포 동물에서 암이 발생하는데 최근 독일 키엘 대학 (Kiel University (CAU)) 의 연구자들이 이 암이 얼마나 오래되었는지에 대한 단서를 발견했습니다. 연구의 리더인 토마스 보쉬 교수 (Professor Thomas Bosch) 는 "암은 지구상의 다세포 생명 만큼이나 오래되었으며 아마도 결코 완전히 없앨 수 없을 것이다 (cancer is as old as multi-cellular life on earth and will probably never be completely eradicated)" 라고 언급했습니다. (개인적으로는 전자는 동의할 수 있지만 후자는 단정은 지을 수 없다고 봅니다. 미래란 정말 알기 힘든 것이니 말이죠)
이들이 네이처 커뮤니케이션이 발표한 논문에 의하면 극도로 단순한 다세포 동물인 폴립 단계의 히드라 (Hydra-Polyp) 두 종이 종양을 가지고 있다고 합니다. 히드라는 전통적으로 강장 동물 (Coelenterata) 로 분류했으나 현재 강장 동물을 유즐 동물문과 자포동물문 (Cnidaria) 로 나누고 히드라충강은 자포동물로 분류하고 있습니다.
아무튼 히드라와 그 비슷한 동물들은 내배엽과 외배엽만 가지고 있으며 입은 있는데 항문은 없는 매우 단순한 다세포 동물들입니다. 이들은 망상의 주변 신경계만 가지고 있고 중추신경계도 가지고 있지 않습니다. 대신 그 단순성 때문에 유성 생식도 하지만 출아법 같이 무성 생식도 쉽게 이뤄질 수 있습니다. 당연히 히드라와 그 친척들인 해파리, 산호는 지구상에서 가장 오래되고 가장 단순한 형태의 다세포 동물이라고 할 수 있습니다. 그런데 놀랍게도 이들도 암을 가질 수 있다고 합니다.


(연구팀이 보고한 종양을 가진 히드라 폴립 (우측)  Tumour-bearing Hydra-Polyp (right) next to a healthy animal (left). Credit: Klimovich/ CAU )      

암은 본래 프로그램 된 세포의 죽음에서 에러가 발생해 (error in the programming of cell death) 세포가 불사화하고 계속 끊임없이 증식해서 심한 경우 개체를 사망에 이르게 만드는 질환이라고 할 수 있습니다. 그 메카니즘에 대한 연구는 계속해서 지속 중에 있는데 아직도 우리는 여기에 대해서 모르는 부분들이 많습니다.
이번 연구에서 과학자들은 이 오래된 생명체에서 발생한 암이 놀라울 정도로 인간에서 생기는 암과 비슷하다는 사실을 알아냈습니다. 흥미롭게도 히드라의 암세포는 암컷 히드라에서만 발생하며 인간에서 발생하는 난소암과 비슷한 특성을 가지고 있었습니다.


(염색해서 본 히드라의 종양.  A microscopic view into Hydra's tumour. Blue: nuclei of tumour stem cells. Green: marker for stem cells that are pre-programmed for gender differentiation. Red: cytoskeleton of the cells. Credit: Anton-Erxleben / CAU )

이들이 히드라에서 발견한 종양은 인간에서 발견되는 암세포 처럼 다른 곳으로 침습 (invasive) 하는 능력을 가지고 있었습니다. 이 세포를 건강한 개체에 이식하면 다시 여기서 종양을 형성하는 특징도 아울러 가지고 있었다고 합니다. 히드라같은 단순한 생명체는 혈관 조직을 가지고 있지 않기 때문에 혈관을 따라 혈행성 전이는 하지 못하겠지만 계속해서 인접 조직으로 파고들고 증식하는 악성 종향으로써의 능력은 가지고 있다고 할 수 있습니다.
분명 아직 더 많은 연구가 필요하겠지만 암의 기원이 다세포 동물의 기원만큼 오래되었다는 주장은 (단세포 동물에서는 암이라는 질병이 성립이 될 수 없으니 논외로 하고) 매우 흥미로운 이야기입니다. 세포들이 모두 조화롭게 모여살아야 하는데 이 규칙을 깨버리고 무한 증식하는 암세포의 존재는 세포들이 모여서 하나의 개체를 이루기 시작한 5 억년 이상 오랜 과거로 거슬러 올라가는지도 모르겠습니다

[출처] 암의 기원은 다세포 동물의 기원만큼 오래되었다 ?|작성자 고든

● 라론 증후군(Laron syndrome)

과학저널 ‘사이언스’ 2월 18일자는 자매지인 온라인저널 ‘사이언스 병진의학’ 2월 16일자에 실린 논문을 소개했다. 남미 에콰도르의 하이메 쿠에바라-아귀레라는 의사의 20년에 걸친 연구 스토리다. 당뇨병 전문의인 쿠에바라-아귀레 박사는 1988년 에콰도르의 희귀한 유전성 왜소증 집단을 연구하기 시작했다. ‘라론 증후군(Laron syndrome)’이라는 불리는 이들의 증상은 성장호르몬의 신호를 받아들이는 수용체 유전자에 돌연변이가 생긴 결과다. 라론 증후군인 남자 가운데 가장 키가 큰 기록은 140cm이고 여자는 124cm라고 한다. 그런데 1994년 어느 날 그는 이들에게서 특이한 점을 발견했다. 6년 동안 관찰한 100여명 가운데 암과 당뇨병에 걸린 사람이 아무도 없다는 것. 그 뒤 그는 최근까지 라론 증후군인 152명과 키가 정상인 이들의 친척 1600여명을 조사했다.
그 결과 라론 증후군인 사람 가운데 한 사람만이 암에 걸렸고(난소암으로 화학치료 뒤 완치됐다) 당뇨병은 아무도 걸리지 않았다. 반면 친척 가운데 사망한 사람의 17%는 암이, 5%는 당뇨병이 원인이었다. 한 유전자의 돌연변이로 키는 잃었지만 암과 당뇨병에 대한 ‘기적의 백신’을 얻은 셈이다. 그런데 성장호르몬 수용체가 고장난 것과 암이 걸리지 않는 것이 무슨 관계가 있는 걸까.
암이란 세포분열이 제멋대로 일어난 결과다. 세포분열에 밀접하게 관련된 생체물질이 바로 성장호르몬이다. 성장호르몬의 신호가 완벽한 통제 아래에서 전달되면 세포가 정상적으로 분열해 성장을 하거나 현 상태를 유지하지만 통제가 안 될 경우 암조직으로 자란다. 그런데 라론 증후군인 사람의 세포는 신호 자체를 감지하지 못하기 때문에 암에 걸릴 가능성이 원천적으로 봉쇄된 것.당뇨병 역시 성장호르몬과 밀접한 관련이 있는데 라몬 증후군인 사람들은 혈중 인슐린 농도가 매우 낮고 인슐린 민감도는 높아 설사 비만이더라도 당뇨병에는 걸리지 않는다. 그럼에도 이들은 오래 살지는 못한다고 한다.
작은 키 때문에 불의의 사고로 사망하는 경우가 많고 간질 같은 신경질환에 취약하기 때문이다. 아무튼 이번 연구결과는 암치료제를 개발하는데 영감을 줄 것으로 보인다. 그렇다면 사람처럼 돌연변이의 결과가 아닌, 그 종 자체가 암에 안 걸리는 동물은 없을까.



● 벌거숭이두더지쥐 : 접촉저지(contact inhibition

굴속에서 사는 설치류인 벌거숭이두더지쥐는 p16이라는 유전자가 세포의 무분별한 증식을 막아 암에 걸리지 않는다. 동아프리카에 사는 설치류인 벌거숭이두더지쥐(naked mole rat)는 정말 이상한 동물이다. 땅속에 미로같이 굴을 파서 백여 마리가 모여 사는(개미처럼 여왕이 있다!) 이 동물은 이름 그대로 몸에 털이 없어 마치 꼬물거리는 쥐새끼가 그대로 커진 것 같아(눈이 퇴화돼 더 그렇다) 무척 징그럽게 보인다.
이 동물이 과학자들의 주목을 받는 건 이런 외모보다도 더 기괴한 특징 때문이다. 먼저 이 녀석들은 수명이 최대 30년이나 된다. 비슷한 크기인 생쥐의 수명이 3년 남짓인 것을 생각하면 어마어마하게 오래 사는 셈이다. 게다가 이들은 통증을 느끼지 않는다. 그리고 암에 걸리지 않는다.
암 얘기를 하기에 앞서 다른 특징에 대한 설명을 잠깐 하면 장수는 이들의 대사율이 굉장히 낮은 것(그 결과 활성산소로 인한 세포노화가 느리게 일어난다)과 관련이 있고 통증을 못 느끼는 건 통증신호에 관여하는 신경전달물질인 P물질(substance P)를 만들지 못하기 때문이다.
한편 지금까지 암에 걸린 벌거숭이두더지쥐가 한 마리도 발견되지 않았다고 한다! 이들이 오래 사는 주된 이유이기도 하다. 이들이 암에 걸리지 않는 비밀이 2009년 밝혀졌는데 바로 p16이라는 유전자 때문이다. 이 유전자는 세포가 서로 접촉하게 될 경우 더 이상 자라거나 분열하지 않게 명령하는 역할을 한다.
사실 이런 메커니즘(이를 ‘접촉저지(contact inhibition)’라고 부른다)은 사람을 포함해 다세포 동물에서 나타나는데(그래야 세포가 제대로 배열돼 조직을 만들 수 있다) 이런 일에는 p27이라는 유전자가 관여한다. 그런데 벌거숭이두더지쥐는 p27에 더불어 p16까지 이런 역할을 해 세포가 접촉저지에 훨씬 민감하다는 것. 따라서 접촉저지에 둔감한 세포덩어리인 암이 생기지 않는다.
암에 걸리지 않는 사람이나 동물에 대한 이런 연구결과들은 암 치료에 희망을 갖게 한다. 다만 전문가들은 여기에 관여하는 메커니즘을 그대로 적용하기에는 부작용이 만만치 않을 것이라고 생각하고 있다고 한다. 아무튼 이런 현상들의 발견이 뒷받침 돼 뛰어난 항암제가 나오기를 기대해 본다.


● 느리게 자라면 오래 산다

글래스고대 이후승 박사팀 연구

‘느리게 자랄수록 오래 산다’는 연구결과가 나왔다. 영국 글래스고대학 생물다양성연구소의 이후승 박사 연구팀이 가시고기(stickleback)를 대상으로 실험을 한 결과 성장속도를 조절하면 수명도 달라진다는 것을 알아냈다. 연구팀은 가시고기 240마리의 성장속도를 다르게 만들고 수명에 어떤 영향을 주는지 관찰했다.
가시고기는 찬 곳에 있으면 성장속도가 느려지지만 정상 온도가 되면 원래 성장경로를 따라가기 위해 급격히 자라는 특성이 있다. 연구팀은 가시고기를 세 그룹으로 나누어 한 그룹은 일정한 온도에서 먹이를 제대로 공급해 정상적인 속도로 자라게 했다. 다른 두 그룹은 주변 온도를 변화시켜 성장속도를 조절했다.
연구팀은 성장속도에 변화를 준 두 그룹 중 한 그룹은 성장을 억제시켰다가 이후에 성장경로를 따라가도록 했다. 다른 그룹은 어릴 때부터 크게 성장시키고 나중에 성장을 억제했다. 연구결과 가시고기가 다 자랐을 때 크기는 240마리 모두 비슷했다.
하지만 수명에는 큰 차이가 생겼다. 가시고기의 평균수명은 약 2년(730일)인데, 초기부터 성장을 억제시키며 느리게 자란 가시고기는 약 1000일을 살아 수명이 더 긴 것으로 나타났다. 어릴 때 성장을 촉진시켰던 가시고기는 보통보다 수명이 15% 정도 짧았다.
이번 연구는 어린 시절에 빨리 성장할 경우 더 많은 조직이 손상되고 이에 따라 수명도 줄어들 수 있다는 것을 보여준다. 이후승 박사는 “조직의 성장과 노화는 동물 종에 관계없이 비슷하기 때문에 이런 결과는 사람에게도 적용할 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 이 연구결과는 ‘영국왕립학회보B(Proceedings of the Royal Society B)’에 실렸고, 데일리메일 등이 보도했다.