폐암 종양 자신들에게 유리하게 면역세포 이용, 염증성 환경 유도
MIT 공대의 암 생물학자들은 폐암이 자신의 생존을 향상하기 위해 이용하는 새로운 메커니즘을 발견했다. 폐암 종양이 폐에 있는 박테리아 개체군들을 변화시켜 면역체계가 염증성 환경을 만들도록 유도하고 그런 환경이 종양세포들이 번창하도록 도와준다.

연구진은 유전자를 조작해서 폐암이 발생하도록 만든 생쥐를 이용한 실험에서 박테리아가 없는 환경에서 자란 쥐들이 정상적인 조건에서 자란 쥐들보다 (발생한) 종양들의 크기가 훨씬 더 작은 것을 발견했다. 더군다나 연구진은 이들 생쥐를 항생제로 치료하거나 혹은 박테리아에 의해 자극을 받은 면역세포들을 차단해서 폐암 종양의 수와 크기를 크게 줄일 수가 있었다. 이 연구결과는 새로운 폐암 치료방법들을 개발할 수 있는 몇 가지 가능한 전략을 시사해준다.

이번 연구는 폐의 박테리아 부하 용량과 폐암 발생을 바로 관련짓고 있고, 폐암을 차단하고 치료하는 여러 가지 잠재적인 길을 열어주었다고 MIT 공대의 코치 통합 암 연구소 소장으로 이번 논문의 책임 저자인 타일러 잭스가 말했다. 코치 연구소의 박사후 연구원인 쳉쳉 진이 이번 연구의 주저자이다.

폐암은 암 관련 사망 원인 1위다. 매년 세계적으로 백만 명이 넘는 사람이 폐암으로 사망한다. 폐암 환자의 최대 70%는 폐의 박테리아 감염으로 합병증도 겪는다.

이번 연구에서 MIT 공대 연구진은 폐의 박테리아 개체군과 폐종양 발생 간에 어떤 연관이 있는지를 살펴보려고 했다. 가능한 연관성이 있는지를 알아보기 위해 연구진은 종양 유전자인 크라스를 발현하고 종양억제 유전자인 p53이 결여된 유전자 변형 생쥐로 연구를 했다. 이들 생쥐는 항상 몇 주일 안에 폐암의 일종인 선암종이 발생한다.

생쥐(와 인간)의 폐에는 일반적으로 많은 무해한 박테리아가 자라고 있다. 그러나 MIT 공대 연구진은 폐종양이 발생하도록 조작이 된 생쥐에게서는 폐에 있는 박테리아 개체군들이 엄청나게 변해버린 것을 발견했다. 전체적인 개체수는 상당히 증가했지만 박테리아의 종류는 감소했다. 연구진은 폐암이 어떻게 그런 변화를 초래했는지 정확하게 알지 못하지만, 종양들이 기도를 막아서 폐로부터 박테리아가 제거되는 것을 방해할 가능성이 있는 것으로 의심하고 있다.

그런 박테리아 개체수의 증가가 감마 델타 T세포라는 면역세포가 증식해서 사이토카인이라는 염증성 분자를 분비하도록 유도했다. 이들 분자 특히 IL-17과 IL-22가 종양 세포들에게 성장에 유리하고 생존에 유리한 환경을 만들어준다. 그들은 또 염증촉진 화학물질들을 방출하는 또 다른 종류의 면역세포인 호중구의 활성화도 촉진해서 종양들에게 유리한 환경을 더 증진시킨다.

이것을 (끝없이 서로 자극을 주고받는) 일종의 고리로 그 고리가 악순환을 형성해서 종양 성장을 더욱 촉진하는 것으로 생각할 수가 있다고 주저자인 진이 말했다. 발생 중인 종양들은 폐에 있는 면역 세포들을 납치해서 국소적인 박테리아에 의존하는 메커니즘을 통해 자신들에게 유리하게 면역 세포들을 이용한다고 진은 부언했다.

폐암 치료할 수 있는 새로운 방법, 연관 박테리아 죽일 수 있는 항생제 찾아야
그러나 무균 환경에서 태어나서 자란 생쥐의 경우에는 그런 면역반응이 일어나지 않고 생쥐에게 생긴 종양들도 크기가 훨씬 더 작았다. 연구진은 종양들이 성장하기 시작한 후 2주나 7주 동안 생쥐를 항생제로 치료해보니 종양들이 약 50% 작아지는 것을 발견했다. 또 연구진이 감마 델타 세포들을 차단하거나 혹은 IL-17을 차단하는 약품들을 생쥐에게 투여하면 종양이 줄어들었다.

연구진은 자신들이 인간 폐종양을 분석해보았을 때 암이 발생한 생쥐들에게서 나타나는 것과 유사한 변경된 박테리아 신호를 발견했기 때문에 그런 약품을 사람에게 테스트해볼 가치가 있는 것으로 믿고 있다. 인간 폐종양 표본들은 또 이상하게도 많은 감마 델타 T 세포들을 갖고 있었다.

만약 우리가 이런 모든 영향을 유발하는 박테리아를 선별적으로 차단하는 방법을 찾아내거나, 혹은 감마 델타 T 세포를 활성화하는 사이토카인을 차단하거나, 그런 사이토카인으로 생기는 부수적인 발병 요인들을 무력화시킬 수가 있다면, 그런 것들이 모두 다 폐암을 치료할 가능성이 있는 새로운 방법이 될 수가 있을 것이라고 진은 말했다.

그런 약품들이 이미 많이 있으며 연구진은 생쥐 모델에서 그런 약품을 몇 가지 테스트하고 있고, 언젠가는 사람에게 약품을 테스트해볼 것을 희망하고 있다. 이들 연구진은 또 관련된 박테리아를 선별적으로 골라 죽일 수 있는 항생제를 찾아내기 위해서 폐종양에서 어떤 계통의 박테리아가 증가하는지를 밝혀내는 연구를 하고 있다.

참조: C. Jin et al., "Commensal Microbiota Promote Lung Cancer Development via γδ T Cells" Cell, Jan. 31, 2019; DOI: 10.1016/j.cell.2018.12.040