편평상피 세포암, 설탕에 훨씬 더 많이 의존해

최근의 연구에서 댈러스의 텍사스 대학교 과학자들은 일부 유형의 암은 다른 유형의 암보다 단것을 더 좋아하는 것을 발견했다. 많은 암세포가 에너지 공급원으로 설탕에 크게 의존하는 것으로 추정되고 있는데, 특정한 유형의 1가지 암, 즉 편평상피 세포암이 현저하게 더 많이 의존하는 것으로 밝혀졌다고 책임 저자로 생물학 조교수인 김정환 박사가 말했다.

연구진은 애초에 2가지 주요한 유형의 비소세포 폐암 즉 선암과 편평상피 세포암 간에 물질대사에 차이점이 있는지를 조사해보려고 했다. 폐암 중 약 4분의 1은 편평상피 세포암으로 표적치료제로 치료하기 힘들다고 김 교수는 말했다.

김 교수의 실험실에서 인턴을 하고 있는 댈러스의 고등학교 학생 1명을 포함한 연구진은 우선 암 게놈 지도라는 대규모 정부 데이터베이스를 이용했다. 암 게놈 지도는 11,000명이 넘는 환자로부터 수집한 33가지 암에 대한 정보를 지도로 만들어 작성한 것이다. 그 데이터에 기초해서 연구진은 설탕의 일종인 포도당을 세포 속으로 운반하는 책임을 맡고 있는 단백질이 폐 선암보다 폐 편평상피 세포암에 훨씬 더 많은 것을 발견했다. 그 단백질이 포도당 수송체(GLUT1)로 포도당을 세포 속으로 운반하고 그곳에서 설탕이 기본적인 에너지원으로 작용해서 세포의 물질대사의 원동력이 된다. GLUT1은 또 세포막을 만드는 것과 같은 정상적인 세포 기능에도 필요하다.

이번 연구를 실시하기 이전에는 이 2가지 유형의 폐암의 대사적인 특징이 유사할 것으로 여겨졌지만 우리는 그들이 매우 다른 것을 깨닫게 되었다고 김 교수는 말했다. 이런 발견들은 암이 1가지 질병이 아니라 아주 다른 특징을 갖고 있는 많은 질병이라는 견해를 뒷받침해주고 있다고 그는 덧붙여 말했다.
폐 편평상피 세포암과 머리․목․자궁․식도․자궁내막의 암, 다량의 설탕 소비
GLUT1의 증가가 편평상피 세포암의 설탕에 대한 욕구와 관련이 있어서 연구진은 인간의 폐 조직과 (분리한) 폐암 세포뿐만 아니라 폐암의 동물 모델까지도 검사를 해서 추가적인 증거가 있는지를 살펴보았다. 김 교수는 다음과 같이 설명했다. “우리는 이 문제를 여러 가지 다른 각도에서 일관되게 살펴보았는데 GLUT1이 편평상피 세포암에서 대단히 활발했다. 선암은 설탕에 훨씬 덜 의존하고 있다. 우리 연구가 이들 2가지 유형의 암의 물질대사가 실제로 서로 다르고 독특한 것을 체계적으로 입증한 최초의 연구이다.”

연구진은 또 분리한 폐암 세포와 2가지 유형의 비소세포 폐암을 갖고 있는 실험동물을 대상으로 GLUT1 억제제의 효과도 연구했다. 우리가 폐암에 걸린 실험동물에 GLUT1 억제제를 투여하자 편평상피 세포암은 줄어들었지만 선암은 그렇지 않았다고 김 교수는 말했다. 완전히 근절되지는 않았지만 종양 성장이 느려졌었다고 그는 부언했다. 전체적으로 보면 이번 연구결과는 GLUT1이 특히 편평상피 세포암에 대해서 새로운 계열의 약물요법의 잠재적인 표적물이 될 수도 있는 것을 보여주고 있다고 그는 계속해서 말했다.

폐 편평상피 세포암 이외에 다른 유형의 편평세포암 4가지도 GLUT1 수치가 훨씬 더 높은 것을 연구진은 발견했다. 이 4가지는 머리와 목, 식도와 자궁내막의 암이다. 이것들은 인체의 아주 다른 장기와 조직이지만 웬일인지 이들 편평세포암이 포도당을 흡수하는 데는 아주 비슷한 공통성이 있다고 김 교수는 설명했다. 이런 유형의 암은 다량의 설탕을 소비하는 것이 분명한데, 우리의 다음번 과제는 그 이유를 살펴보는 것이라고 김 교수는 부언 설명했다.

이들 연구진의 다음 과제는 동물 모델에서 설탕을 제한하는 먹이가 폐암의 진행에 미치는 영향을 연구하는 것이다. 미국 농무성은 2015년도에 미국인들은 정제설탕과 고과당 옥수수시럽과 여타 감미료를 합해서 1인당 평균 75파운드가 넘는 양을 소비한 것으로 추정하고 있다.

김 교수는 다음과 같이 말했다. “우리는 설탕에 너무 중독되었다. 과도한 설탕 소비는 당뇨병 같은 합병증을 유발할 수 있는 문제일 뿐만 아니라 어떤 암은 설탕에 크게 의존한다는 증거가 쌓이고 있다. 우리가 먹는 음식을 바꾸는 것이 암의 진행에 영향을 미칠 수 있을는지를 우리는 과학적인 관점에서 알아보려고 한다.“

출처: J. Goodwin et al., "The distinct metabolic phenotype of lung squamous cell carcinoma defines selective vulnerability to glycolytic inhibition" Nat Commun. 2017 May 26;8:15503.