췌장암 종양 속 박테리아, 암 치료하는 약품 무력화시키는 효소 갖고 있어

항암 화학요법이 때로는 효과를 발휘하지 못하는 이유들이 있는데 이제 그런 이유가 1개 더 늘었다. 그 이유가 박테리아이다. 최근에 발표한 연구에서 연구진은 어떤 박테리아가 인간의 췌장암 종양 속에 있는 것을 발견했다고 밝히고 있다. 그런 발견은 더 나아가서 그런 박테리아 중 어떤 것은 췌장암을 포함한 여러 가지 암을 치료하는 데 사용하는 흔한 약품을 무력화시키는 효소를 갖고 있는 것도 밝혔다. 연구진은 실험동물용 암 모델을 이용해서 항암 화학요법에 항생제를 추가해서 치료하는 것이 항암 화학요법 단독으로 치료하는 것보다 어떻게 효과가 상당히 더 큰지를 보여주었다.

이번 연구는 와이즈만 과학 연구소의 분자 세포 생물학과의 라비드 스트라우스만 박사의 실험실에서 실시되었는데, 대학원생인 레오레 겔러가 주도했고 매사추세츠 공과 대학의 브로드 연구소의 토드 골룹 박사와 마이클 바질리-로키니 박사와 함께 공동으로 실시되었다. 여타 많은 연구원들이 이번 연구를 지원했다.

연구진이 발견한 박테리아는 종양 속에서 살고 있고 심지어 종양 세포 내에서도 살고 있다고 스트라우스만은 설명했다. 이 문제는 너무나 새로워서 우리는 처음에 여러 가지 방법을 사용해서 종양 속에 정말로 박테리아가 있는지를 밝혀냈고, 그런 후 이들 박테리아가 항암 화학요법에 미칠는지도 모르는 영향을 살펴보기로 결정했다고 스트라우스만은 부언해서 설명했다.

연구진은 췌장암 환자의 종양에서 박테리아를 분리해서 이들 박테리아가 항암제인 젬시타빈에 대한 췌장암 세포의 민감성에 어떻게 영향을 미치는지를 테스트해보았다. 정말로 이들 박테리아 중 일부가 젬시타빈이 작용하는 것을 저지했다. 더 조사해보니 이들 박테리아가 젬시타빈을 대사해서 쓸모없도록 만들어버리는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 박테리아의 시토신 탈아미노효소(CDD)라는 유전자가 그런 일을 일으키는 원인인 것을 발견할 수 있었다. 그들은 시토신 탈아미노효소가 길고 짧은 2가지 형태로 존재하는 것을 입증했다. 긴 형태의 시토신 탈아미노효소 유전자를 갖고 있는 박테리아만 젬시타빈을 무력화시킬 수 있었다. 이 약품이 이들 박테리아에는 눈에 보이는 효과가 없었다.

연구진은 100개가 넘는 인간의 췌장암 종양을 조사해서 긴 형태의 시토신 탈아미노효소 유전자를 갖고 있는 이런 특정한 박테리아들이 환자의 췌장암 종양에 살고 있는 것을 밝혀냈다. 그들은 또 여러 가지 방법을 사용해서 인간의 췌장암 종양 속에 있는 박테리아들을 구상화해보았다. 실험실 연구에서 박테리아 오염이 실제적인 문제이기 때문에 이는 중대하다.

항암제 젬시타빈, 박테리아가 무력화시켜
이상하게도 이전에 일어난 박테리아 오염 사건이 스트라우스만과 그의 연구진이 이번 연구를 실시하게 된 계기가 되었다. 연구진은 암의 주변 환경에 있는 정상 세포들이 화학요법에 대한 내성이 생기는 것을 도와주는 증거를 찾고 있었다. 많은 정상적인 인간 세포들이 화학요법에 대한 암세포의 민감성에 미치는 영향을 테스트해보던 중에 연구진은 정상적인 인간 피부 세포의 특정한 표본이 췌장암 세포가 젬시타빈에 대해 내성이 생기도록 만드는 것을 발견했다.

그 이유를 추적하다가 우연히 이들 피부 세포를 오염시킨 박테리아를 연구진이 발견하게 되었다. 우리는 내다 버릴 뻔 했지만 그렇게 하지 않고 추적을 해보기로 결정했었다고 스트라우스만은 말했다. 이들 박테리아가 어떻게 젬시타빈을 무력화시키는지를 밝혀낸 후 그는 다른 박테리아들도 젬시타빈을 무력화시키는 유사한 메커니즘을 갖고 있을는지도 모르고 그런 박테리아를 인간의 종양 속에서 발견할 수 있을는지도 모른다는 생각을 하게 되었다.

이번 연구에서 실험동물용 암 모델을 이용해서 2개 집단의 박테리아로 추가적인 실험들이 이루어졌다. 즉 긴 형태의 시토신 탈아미노효소 유전자를 갖고 있는 박테리아와 이 유전자가 망가져버린 박테리아로 실험을 했다. 실험동물에 젬시타빈을 투여했을 때 시토신 탈아미노효소 유전자를 온전하게 갖고 있는 박테리아 집단만 내성을 나타냈다. 항생제로 치료를 하니 이들 집단도 화학요법 약품에 반응했다.

많은 의문점이 남아 있어서 스트라우스만의 연구진은 이제 박테리아가 다른 유형의 암에서도 발견될 수가 있을는지 또 만약 그렇다면 그런 박테리아들이 암에 어떤 영향을 미칠는지 또 그런 박테리아들이 새로운 계열의 면역조절 항암제를 포함한 다른 항암제에 대한 암의 민감성에 어떤 영향을 미칠는지를 궁금하게 여기고 있다.

이스라엘 레호보트에 있는 와이즈만 과학 연구소는 세계적인 일류 다분야 연구기관이다. 자연과학과 정밀과학을 광범하게 탐구하는 것으로 유명한 이 연구소는 과학자들과 학생들과 기술자들과 보조를 해주는 직원들의 본거지이다. 이 연구소의 연구 활동은 질병과 기아와 싸우는 새로운 방법을 모색하고, 수학과 컴퓨터 과학의 주요한 문제들을 연구하고, 물질과 우주의 물리학을 조사하고, 신소재를 개발하고 환경을 보호하는 새로운 전략을 개발하는 것이 포함된다.

참조: L. T. Geller et al., "Potential role of intratumor bacteria in mediating tumor resistance to the chemotherapeutic drug gemcitabine" Science. 2017 Sep 15;357(6356):1156-1160.