비타민 E, 암 예방과 치료의 효과 메커니즘 밝혀내
최근의 연구들은 비타민 E가 암을 예방할 수 있는 것을 시사하고 있다. 그런데 이번에 오하이오 주립대학 연구진이 새로운 연구를 통해서 비타민 E의 일종이 전립선암 세포 생존에 필수적인 효소의 활성화를 억제하는 것을 발견했다. 그 효소는 Akt라 불리는데 그 효소가 없으면 종양세포는 죽게 된다. 이번 연구의 주저자는 오하이오 주립대학의 의약화학 및 생약학 교수 겸 오하이오 주 종합 암센터 연구원인 첸 칭시이다. 그는 이번 연구결과는 비타민 E가 암 예방과 치료에 있어서 어떻게 효과를 발휘할 수 있는지 그 독특한 메커니즘을 처음으로 밝혀낸 것이라고 평가했다.

첸 교수는 전형적인 비타민 E 보충제는 복용을 해도 최소한 2가지 이유 때문에 암을 예방하고 치료하는 효과를 얻지 못할 것이라고 경고했다. 가장 쉽게 구할 수 있는 비타민 E 보충제는 합성한 것으로 이번 연구에서 항암효과가 있는 것으로 밝혀진 비타민 E와는 뚜렷하게 다른 형태의 비타민 E이고, 또 인체가 항암효과를 얻는 데 필요한 정도의 고용량을 흡수할 수 없기 때문이다. 그는 사람들이 암을 예방하기 위해 매일 복용할 수 있는 적절한 용량의 안전한 알약을 개발하는 것이 연구진의 목표인데 조제방법과 용량을 최적화하는데 시간이 걸린다고 설명했다. 그는 오하이오 주립대학에 발명 신고서를 제출했고 대학은 그런 물질에 대한 특허를 신청했다고 한다.

비타민 E는 화학구조에 따라 여러 가지 형태로 존재한다. 일반적으로 알려진 형태가 토코페롤이다. 연구진은 이번 연구에서 토코페롤을 테스트해보았는데 그중에서 감마 형태의 토코페롤이 항암효과가 가장 큰 것으로 드러났다. 게다가 연구진은 감마 토코페롤의 분자구조를 조작해서 새로운 물질을 만들었는데 이 물질의 효과가 세포 내에서 기존의 것보다 20배나 더 큰 것을 발견했다. 이 물질은 동물실험에서 전립선암 종양의 크기를 줄여주는 것으로 밝혀졌다. 이런 연구결과는 1가지 형태의 비타민 E의 화학구조에 기초한 물질이 여러 가지 유형의 암 특히 PTEN 유전자의 돌연변이와 관련이 있는 암을 예방하고 치료하는데 도움을 줄 수 있는 것을 시사한다. PTEN 유전자의 돌연변이는 암과 관련 있는 유전자 결함으로 아주 흔하며 Akt 효소가 활동하도록 해준다.

비타민 E 분자 조작하여 항종양 효과 20배로 증가
오하이오 주립대학 연구진은 알파 형태와 감마 형태의 비타민 E 분자 2가지를 가지고 이번 연구를 실시했다. 이 2가지 형태의 비타민 E는 둘 다 표적을 공격하는 방법으로 Akt 효소를 억제하지만 감마 형태가 더 강력한 것으로 드러났다. 즉 감마 형태의 토코페롤은 세포 내에서 지방이 풍부한 세포막에서 흡수가 되는데 감마 형태의 토코페롤은 바로 그 곳으로 Akt와 또 다른 단백질인 PHLPP1을 끌어당겨서 Akt가 활성화되는 것을 중단시켰다. 그런 다음 종양을 억제하는 PHLPP1이 화학반응을 유발해서 Akt를 비활성화시켜 암세포가 살 수 없게 해버린다. 이는 새로운 발견이다. 첸 교수는 우리는 오랫동안 비타민 E를 복용하고 있지만 이런 특별한 항암 메커니즘이 있는지는 아무도 몰랐다고 말했다.

감마 토코페롤은 그 화학적인 형태로 인해 아주 정확하게 Akt에 달라붙게 되고 그 결과 Akt 효소를 차단해버리기 때문에 효과가 가장 크다. 그런데 여러 가지 분자들이 세포막에서 서로 상호 작용을 하기 때문에 연구진은 감마 토코페롤 분자의 몸체나 머리 부분에 매달려있는 한 가닥의 화학물질들을 짧게 만들면 그런 관계가 더 강해질 것으로 예측했다. 연구진은 그 곁사슬의 약 60%를 잘라내고 그 새로운 물질이 전립선암 세포에 미치는 영향을 테스트해보았다.

테스트해본 결과 그 새로운 물질이 20배나 더 강력한 잠재적인 항종양 효과를 갖게 되지만 비타민 E의 머리 부분에는 아무런 변화가 없었다고 첸 교수는 밝혔다. 이런 조작으로 그 분자와 세포막의 상호작용이 변하고 그로 인해 머리부분이 Akt와 PHLPP1에 더 잘 접근할 수 있게 되어서 그 분자의 항종양 효과가 증대되었다.

전립선암 세포주로 암을 유발시킨 실험동물에게 이 물질을 주사해보니 종양성장이 억제되었다. 위약을 사용한 경우에는 종양의 크기에 아무런 변화가 없었다. 주사로 치료한 종양을 화학적인 분석을 해보니 Akt 효소의 신호가 억제된 것으로 드러나서 그 효과가 세포 배양에서 나타난 것과 마찬가지로 실험동물에서도 효과가 동일한 것이 확인되었다. 또 이 동물실험은 실험적인 물질이 독성이 없는 것을 시사하고 있다. 첸 교수의 실험실은 이 분자의 성능을 개선하는 연구를 계속하고 있다.

비타민 E 분자를 인위적으로 조작하면 항암효과는 커질 수도 있겠지만 그런 새로운 물질은 자연계에 존재하는 것이 아니기 때문에 인체가 그런 물질을 이물질로 인식하게 되어 무언가 부작용이 발생할 것으로 생각된다.

출처: P. H. Huang et al., "Vitamin E Facilitates the Inactivation of the Kinase Akt by the Phosphatase PHLPP1" Sci Signal. 2013 Mar 19;6(267):ra19. doi: 10.1126/scisignal.2003816.