고대 연구팀, 뇌종양 원인 줄기세포 원리 규명

• 뇌종양 등 암 정밀 표적치료 가능성 열어

김형기 고려대 생명과학대 교수

암 재발 주요 원인으로 알려진 뇌종양줄기세포가 암세포를 성장 시키고 암 생성을 촉진한다는 기전이 국내 연구팀에 의해 밝혀졌다.

11일 미래부(장관 최양희)와 보건복지부(장관 정진엽)는 김형기 고려대 교수 연구팀이 '암 발생, 전이, 재발원인이 되는 암줄기세포'가 스스로 세포 내에서 특이 신호를 활성화시켜 암 악성을 유지하고 암세포 성장을 촉진하는 사실을 발견했다고 밝혔다.

연구팀이 미래부 기초연구사업과 복지부 세계선도 의생명과학자 육성사업 지원을 받아 진행해온 이번 연구는 국제저명 학술지 '셀리포트(Cell Reports) 7월 28일자에 게재됐다.

암줄기세포는 종양 조직에서 암 생성과 전이 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이번 연구는 재발 가능성이 높은 뇌종양 줄기세포에서 암을 만드는 메커니즘을 발견한 것으로 암줄기세포 특이신호(소닉헷지호그, 윈트)를 억제하는 방법을 통해 궁극적으로 암을 치료할 수 있는 새로운 가능성을 제시한 것으로 평가된다.

연구팀 관계자는 "뇌종양줄기세포는 정상줄기세포처럼 미분화 상태를 유지하는 능력과 무한 증식능력 및 다양한 세포로 분화할 수 잇는 능력이 있다"며 "암 내에 적은 양으로 존재하지만 항암 방사선 내성이 높아 치료 후 암 재발의 주요 원인이 된다"고 말했다.

그동안 뇌종양줄기세포는 성체줄기세포와 마찬가지로 혈관 주변 혹은 저산소 지역과 같은 '암 미세환경'에 의존해 생존하는 것으로 알려져 있었다. 하지만 암 발생초기에는 이런 환경이 형성될 가능성이 낮기 때문에 미세환경이 뇌종양줄기세포에 영향을 미쳐 암이 발생한다고 하기에는 무리가 있었다는 연구팀의 설명이다.

연구팀은 뇌종양 모델을 사용한 면역침전법(항체를 이용 특정 단백질을 침전, 단백질 결합 유무 확인)과 루시퍼레이즈 발광분석기법(luciferase, 효소 활성으로 생성되는 발광정도로 유전자 발현 확인)을 통해 세포분화억제인자(Inhibitor of Differentiation 1, ID1)가 단백질 분해를 조절하는 퀄린3(CULLIN3) 발현을 억제하며, 뇌종양줄기세포가 세포 특성 유지에 중요한 역할을 하는 소닉헷지호그(SHH)와 윈트(WNT) 신호를 스스로 활성화시켜 암 악성화를 촉진 시키는 것을 확인했다고 밝혔다.

퀄린3가 억제되면서 세포분열 촉진인자인 사이클린(Cyclin E) 단백질이 증가해 세포 및 줄기세포 성장, 뇌종양 형성이 촉진된다는 것이다.

반면 세포분화억제인자 발현을 억제했을 땐 줄기세포 특성과 뇌종양 형성이 감소했으며, 암 줄기세포를 형성하는 소닉헷지호그 신호와 간암, 대장암, 급성 골수병, 백혈별 등에서 발견돼 암줄기세포 특성을 조절하는 윈트 신호가 감소했다고 밝혔다.

또한 미국 국립암센터 뇌종양 환자 데이터베이스 '램브란트'의 346명 환자 데이터를 바탕으로 세포분화억제인자 발현이 높고 퀄린3의 발현이 낮은 환자 예후가 나쁘며, 소닉헷지호그와 윈트 신호를 억제할 경우 뇌종양 줄기세포 특성을 현저히 억제함을 확인했다고 주장했다.

연구팀 관계자는 "암줄기세포 스스로 세포 내 여러가지 줄기세포 신호체계를 동시에 활성화시켜 종양 악성화를 일으키는 것을 확인했다"며 "단일 신호 억제제보다는 다양한 줄기세포 신호 억제제를 복합 처리하는 신호요법이 뇌종양 줄기세포를 타겟으로 하는 새로운 항암치료 전략이 될 수 있다"며 가능성을 제시했다.