아미노산 시스틴을 암세포로부터 박탈, 암세포 괴사 유발
모든 세포는 영양소가 필요하지만 암세포가 게걸스러운 것은 악명이 높다. 암세포는 생존하고 성장하고 전이하기 위해 필요한 추가적인 연료(에너지)를 확보하기 위해 자신의 물질대사를 바꾸어야만 한다. 과학자들은 지난 수십 년 동안 이 탐욕스러운 물질대사를 새로운 항암치료의 표적물로 이용해보려고 노력했다.

듀크 대학교 연구진은 신세포암을 치료할 유망한 표적물을 발견했다. 그들의 연구는 대부분의 신세포암은 자신의 물질대사를 시스틴이라는 외부의 영양소에 중독하게 만들어버리는 방식으로 변화시키는 것을 보여주고 있다. 연구진은 동물 모델을 이용해서 아미노산인 시스틴을 암세포로부터 박탈해서 암세포의 괴사를 유발할 수가 있었다.

이들 종양을 아주 공격적으로 만들어버리는 메커니즘이 또 동시에 암세포가 영양소 박탈에 취약하도록 만들기도 하는 것을 우리가 발견했다고 듀크 대학교 의과대학의 분자생물학 및 미생물학 부교수로 이번 연구의 선임 저자인 젠-찬 애슐리 치 박사가 말했다. 이는 마치 우리가 그들의 게임에서 암을 때려 부수는 것과 같다고 그는 부언했다. 이번 연구는 완치하기 아주 어려운 것으로 알려진 신장암의 일종인 신세포암을 치료할 수 있는 유망한 새로운 치료방법을 제시해주고 있다고 그는 말했다. 신장암은 미국에서 매년 10만 명이 넘은 사람의 목숨을 앗아간다.

신세포암의 약 4분의 3은 건강한 세포가 종양으로 발전하는 것을 막아주는 VHL 종양억제 유전자가 없는 것이 특징이다. 치 박사와 그의 실험실의 연구원인 시아오우 탕은 그런 단순한 유전자 변화가 물질대사와 암세포의 영양소 필요에 어떤 영향을 미치는지를 조사해보기로 결정했다. 탕은 암세포를 가지고 배양기에서 15개 아미노산을 1개씩 차례로 제거하는 영양소 박탈 테스트를 해보았다. 대부분의 경우 암세포는 그런 변화를 아주 잘 견뎌내어 성장속도가 떨어지기는 했지만 여전히 건강을 유지했다. 그러나 탕이 시스틴을 제거하자 암세포들이 배양용기 위로 떠올랐는데 이는 괴사했다는 확실한 흔적인 것이다.

시스틴 흡수 차단하는 약품으로 치료, 괴사로 종양 성장 상당히 지연
그 다음에 연구진은 많은 유전자 분석을 실시해서 그런 영양소 중독의 원인이 되는 유전자 네트워크를 꿰맞추어 보았다. 정상적인 경우에는 VHL 유전자가 종양 괴사인자 알파(TNF-alpha)라는 또 다른 유전자를 억제한다. 그러나 VHL 유전자가 상실되면 종양 괴사인자 알파의 수치가 높아져서 성장속도가 빠른 더 공격적인 형태의 암을 유발하게 되고 그런 암은 위험한 활성산소를 다량 방출한다. 시스틴이 활성산소를 무력화시키는 항산화제를 높은 수준으로 유지시켜주고 따라서 연구진이 이 영양소를 제거하면 암세포들은 활성산소로 타격을 받아 죽게 되는 것이다.

연구진은 이 방법이 세포실험과 동물실험에서 성공적으로 작동하는 것을 보여주었다. 듀크 암 연구소의 데이빗 슈 박사 실험실의 탕과 그의 동료들은 신세포암 종양을 실험동물에 이식한 후 시스틴 흡수를 차단하는 약품인 설파살라진으로 치료를 해보았다. 그들은 괴사가 생겨 종양 성장이 상당히 지연되는 것을 발견했다.

치는 암을 완전히 굴복시키려면 더 좋은 더 강력한 약품이 필요할 것이라고 말했다. 그러나 그는 세포가 사멸하는 또 다른 방법인 아포토시스(세포 자살)가 아니라 암을 괴사시켜 파괴해버리는 것이 치료방법으로 아주 유망한 것으로 믿고 있다. 대부분의 항암제는 아포토시스로 암세포를 죽이지만 아포토시스를 모면해서 살아남은 암세포들이 항암제에 내성을 갖게 되는 것이 종양이 진행하는 근본 원인이 된다고 그는 설명했다. 시스틴 박탈 치료가 또 다른 메커니즘을 통해 암세포를 죽여 내성이란 문제를 해결해 줄 수 있을 것이라고 그는 말했다.

아미노산의 일종인 시스틴은 우리가 흔히 먹는 여러 가지 식품 속에 많이 들어있어서 피할 방도가 없을 듯하고, 따라서 시스틴을 차단하려면 시스틴 흡수를 막아버리는 강력한 약품을 개발하는 수밖에 없을 것으로 생각된다.

출처: X. Tang et al., "Cystine deprivation triggers programmed necrosis in VHL-deficient renal cell carcinomas" Cancer Res. 2016 Feb 1. pii: canres.2328.2015.