산소 결핍과 종양 성장 간의 연관성
종양 세포 내의 산소 결핍이 세포의 유전자 발현을 변화시켜 암 성장에 기여한다. 이게 디터 람브레히츠 교수와 버나드 틴폰트 박사가 주도한 연구 프로젝트의 주 결론이다. 그런 연구결과는 이번 연구가 종양 내에 적절한 산소공급을 유지하는 것이 그런 소위 후생유전적 이상을 억제하는 것도 입증했기 때문에 광범한 연향을 미친다. 이번 연구의 통찰력은 언젠가는 혈관이나 후생유전적 이상을 표적으로 삼아 치료하는 새로운 항암 신약 개발로 연결될 수가 있을 것이다.

암의 발병은 대체로 잘 이해가 되고 있다. 즉 우연이나 발암 요인으로 인해 단 한 개 세포의 DNA가 돌연변이를 일으키고 뒤이어 비정상적인 세포가 빠르게 증가하는 것으로 이해되고 있다. 그런 유전자 돌연변이는 정상적인 세포 기능을 교란하지만 암세포의 성장과 생존에는 유익하다. 그러나 그런 유전적인 변화는 별 문제로 하고 종양 세포는 후생유전학적으로도 다르다. 후생유전학은 유전자 자체보다도 유전자가 어떻게 발현하는지와 관련이 있다.

후생유전적 변화가 유전자 코드에 영향을 미치지는 않지만 유사한 방법으로 유전자 기능을 심하게 교란해서 암세포에 도움을 줄 수가 있다. 그러나 지금까지는 그런 후생우전적 변화의 기원은 대체로 미스터리에 머물렀다. 람브레히츠 교수의 실험실에 근무하는 과학자들은 1가지 빈번한 후생유전적 변화인 과메틸화, 즉 DNA에 메틸기를 과도하게 추가하는 것을 조사했다. 과메틸화는 종양 억제 유전자의 발현을 억누르고 따라서 세포의 비정상적인 행동과 종양의 지나친 성장을 가능하게 해준다.

산소결핍이 과메틸화 일으켜
람브레히츠 교수는 다음과 같이 말했다. “이번 연구는 그런 후생유전적인 변화가 종양의 환경에 의해 야기되고 더 구체적으로는 우리가 저산소증이라 부르는 산소 결핍에 의해 야기되는 것을 보여주고 있다. 산소를 DNA로부터 메틸기를 정상적으로 제거하는 효소가 필요로 한다. 산소결핍이 있으면 너무 많은 메틸화가 유지되어 과메틸화가 일어난다. 게다가 저산소증이 종양 내의 과메틸화의 반 정도는 설명한다. 우리는 유방 종양에 우리의 많은 노력을 집중했지만 우리는 이런 메커니즘이 방광암이나 대장암이나 두경부암이나 신장암이나 폐암이나 자궁암에도 비슷하게 광범한 영향을 미치는 것도 입증했다.”

산소 결핍과 종양 성장 간의 연관성을 밝혀낸 것은 3천개가 넘는 환자 종양을 분석한 결과이다. 연구진은 그 다음 단계로 종양의 산소 공급을 방해하면 암의 진행에 일격을 가할 수 있을 것이라는 또 다른 가정을 입증했다. 그들은 그 가설이 확인된 것에 만족했다. 즉 그들은 실험동물을 이용해서 혈액공급을 정상화하는 것이 후생유전적 변화가 일어나는 것을 중단시키기에 충분한 것을 입증한 것이다.

버나드 틴폰트 박사는 다음과 같이 설명했다. “우리의 새로운 통찰력은 암 관리에 잠재적으로 엄청난 영향을 미칠 수가 있다. 첫째, 우리는 후생유전적 변화를 이용해서 종양의 산소공급을 모니터할 수가 있고 그로인해 우리가 종양의 행태를 더 잘 예측하고 더 적절한 치료 결정을 할 수 있게 될 것이다. 둘째, 기존의 혈관 표적 치료방법에 새로운 설명할 수 있다. 기존의 혈관 표적 치료 방법은 종양에 항암제를 운반하는 것을 도와줄 뿐만 아니라 새로운 후생유전적 변화를 억제도 해준다. 그로 인해 재발이 덜 공격적이게 만드는 데 도움을 줄 수가 있어서 치료에 도움이 되는 것으로 입증될 수가 있을 것이다.”

첫 번째 목표를 달성하기 위해 이미 연구가 진행 중이다. 즉 VIB 실험실은 현재 종양의 DNA를 분석하는 것이 종양의 산소공급을 예측하는 데 이용될 수 있는지를 테스트하고 있다. 과학자들은 또 혈관을 정상화시키는 요법에 초점을 맞춘 새로운 연구도 하고 있다. 람브레히츠 교수는 다음과 같은 결론은 내렸다. “우리는 이런 후생유전적 변화의 일부를 억제하는 것뿐만 아니라 반전할 수 있을는지 여부를 알아보려고 한다. 이런 연구와 새로운 다른 연구는 우리에게 미래의 암 연구에 대해 큰 믿음을 갖도록 해준다.”

출처: B. Thienpont et al., "Tumour hypoxia causes DNA hypermethylation by reducing TET activity" Nature. 2016 Aug 17;537(7618):63-68.