이주영 기자 = 암세포가 종양의 저산소 영역을 벗어나 혈류 속에서도 살 수 있게 해 암 전이나 재발을 돕는 유전자 16개가 발견됐다. 연구진은 각각의 유전자가 새로운 암 치료 표적이 될 수 있다며 이 중 하나를 표적으로 한 임상시험은 이미 진행되고 있다고 밝혔다.

연구팀은 암세포가 종양의 저산소 영역을 벗어나 혈류에서 생존할 수 있도록 도와주는 유전자 16개를 발견했다고 밝혔다. 사진은 그중 하나인 MUC1(보라색)이 많이 발현된 저산소 암세포(오른쪽)와 발현이 차단된 암세포.[Daniele Gilkes, Ph.D. 제공. 재판매 및 DB 금지]

미국 존스 홉킨스대 키멀 암 센터 대니얼 길크스 교수팀은 6일 과학 저널 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에서 암생쥐 모델의 원발성 종양 세포와 혈류나 폐로 들어간 종양 세포를 비교, 암세포가 저산소 영역에서 벗어나 혈류에서 생존하는 데 사용하는 유전자 16개를 확인했다고 밝혔다.

빠르게 분열하는 세포가 모여 있는 종양의 깊은 곳은 산소가 부족한 상태(hypoxia)가 되는데, 이런 환경에서 살아남은 암세포는 산소가 풍부한 혈류를 따라 천천히 이동하며 암의 전이나 재발을 일으킨다.

이런 저산소 상태는 고형암의 90%에서 발생하며 전이 및 사망률과 관련이 있다. 특히 종양 내 저산소 상태를 경험한 유방암 세포는 동물 모델에서 폐 전이가 발생할 가능성이 5배 더 높은 것으로 나타났다.

길크스 교수는 "산소 농도가 더 낮은 환경에서 살아남은 암세포일수록 혈류에서 생존할 가능성도 크다"며 "이는 종양 내 산소 수치가 낮을수록 암 예후가 나빠지는 것과 관련이 있다"고 지적했다.

연구팀은 암 모델 생쥐의 종양에 있는 암세포에 녹색 형광 표지를 한 다음 위치에 따라 유전자 발현이 변하는 것을 측정하는 공간 전사체학(transcriptomics) 기술을 적용, 암세포가 저산소 상태에 있을 때와 산소가 풍부한 영역으로 이동할 때 활성화되는 유전자를 확인했다.

생쥐의 원발성 종양에 있는 세포와 혈류나 폐로 들어간 종양에 있는 세포를 비교한 결과, 저산소 상태에서 활성화되는 유전자 16개가 암세포가 초기 종양에서 벗어난 후에도 오랫동안 계속 발현되는 것으로 나타났다.

연구팀은 또 재발률이 높은 삼중 음성 유방암(TNBC)이 3년 안에 재발한 환자의 생체검사에서 저산소 암세포에서 많이 발현되는 'MUC1' 단백질 수치가 높은 것으로 나타났다며 이것이 TNBC의 재발 예측 인자가 될 수 있다고 말했다.

이어 MUC1 유전자 발현을 막는 화합물(GO-203)을 사용한 결과 저산소 암세포의 MUC1이 줄어들고 혈류나 활성산소가 있는 환경에서 생존하지 못했으며, 암 모델 생쥐에서는 전이가 적게 발생하는 것으로 나타났다.

길크스 교수는 "유방암, 난소암, 대장암 등 진행성 고형암 환자를 대상으로 MUC1을 표적으로 한 1상/2상 임상시험을 하고 있다"며 "이 발견이 여러 암 유형에서도 적용되는지 확인하려면 추가 연구가 필요하다"고 말했다.

◆ 출처 : Nature Communications, Daniele M. Gilkes et al., 'Hypoxia induces ROS-resistant memory upon reoxygenation in vivo promoting metastasis in part via MUC1-C', https:https://www.nature.com/articles/s41467-024-51995-2