포도당에 중독된 암
이미 약 100년 전에 연구를 통해 암세포가 설탕의 일종인 포도당을 특별히 갈망하는 것으로 밝혀졌다. 스포츠카가 휘발유를 이용하는 것처럼 종양은 포도당을 이용한다. 스포츠카가 더 빨리 달리기 위해 휘발유를 연소하는 것처럼 종양은 포도당 분자를 이용해서 빠르게 성장하고 증식한다. 암세포에 있어서 포도당이 세포분열을 엄청나게 가속화하는데, 이게 바로 1927년에 발표된 바르부르크 효과란 것이다.

건강한 세포들은 적절한 에너지를 소비하지만 종양 세포들은 어떻게 포도당의 칼로리에 의존하게 되는지에 대해 지금까지 알려진 것이 거의 없었다. 그런데 벨비트제 생의학 연구소(IDIBELL) 후성유전학 및 암 생물학 책임자로 바르셀로나 대학 유전학 교수인 마넬 에스텔러가 주도한 연구에서 그런 과정을 이해하는 중요한 단서를 발견했다. 즉 연구 결과 인간의 종양 4개 중 1개에서 세포막 외피에 과다한 포도당 수용체가 있고 그 수용체가 혈액으로부터 모든 포도당을 끌어들이는 자석같이 행동하는 것으로 드러난 것이다.

연구진은 종양 세포 속에서 작동하지 않는 유전자를 찾다가 변형된 유전자를 1개 발견했는데 그 기능이 무엇인지 알지 못했고, 그 유전자가 과다한 포도당 수용체를 제거하는 책임을 지고 있는 것을 발견했다고 에스텔러는 설명했다. 따라서 실제로 일어나는 일은 포도당 수용체를 퇴화시켜야만 하는 이 유전자가 정상적인 상황에서는 비활성되어 작동을 하지 않고, 종양은 그 수용체의 과잉활동으로 주변의 모든 포도당 분자를 낚아채어 신속하게 에너지를 얻어 증식하는 데 이용한다. 이런 칼로리 분자 즉 포도당에 중독된 것이 바로 암이라고 에스텔러는 부언 설명했다.

흑색종 세포 포도당 중독, 공급 안 되면 자살까지
또 다른 연구에서는 흑색종 세포가 성장하고 전이하기 위해서는 포도당이 필요한 것으로 확인되었다. 즉 멜버른의 연구진은 흑색종 세포가 성장하고 전이하려면 포도당이 필요한 것을 발견했는데 이 발견은 치명적인 피부암을 치료하는 새로운 치료법 개발로 연결될 수가 있다.

피터 맥칼럼 암 센터의 연구진은 임상 경험을 통해 많은 패턴을 확인했고 BRAF 유전자의 지원을 받는 종양이 특별히 많은 포도당을 사용하고 약물요법으로 이를 차단할 수 있는 것을 발견했다고 한다. 이들 연구진은 종양이 다시 성장을 하기 전에 포도당 공급을 시작하면 종양이 약물에 대해 내성을 갖게 되는 것을 발견했다. 연구진은 3년 동안 유전자 분석과 세포배양 분석을 포함한 많은 실험을 실시해서 흑색종 세포가 포도당에 중독되어 있는 것을 발견했다. 연구진은 그들 세포 중 일부는 포도당에 너무나 의존해서 공급이 제대로 안되면 자살을 할 정도라고 말했다.

연구진의 일원인 로드니 힉스 교수는 연구진이 이들 세포가 성장에 필요한 포도당에 중독된 것을 발견했고 일부 세포는 너무나 중독이 되어 포도당 공급에 문제가 생기면 즉시 자살을 해버려서 다른 세포들이 생존할 수 있게 되는 것을 발견했다고 설명했다.

출처:
(1) P. Lopez-Serra et al., "A DERL3-associated defect in the degradation of SLC2A1 mediates the Warburg effect" Nat Commun. 2014 Apr 3;5:3608. doi: 10.1038/ncomms4608
(2) T. J. Parmenter et al., "Response of BRAF-Mutant Melanoma to BRAF Inhibition Is Mediated by a Network of Transcriptional Regulators of Glycolysis" Cancer Discov. 2014 Apr;4(4):423-33.