야간근무 발암 의심 물질로 분류, 왜 암 발생 높이는지 불문명
왜 야간근무 작업자가 특정한 유형의 암에 걸릴 위험이 커지는지에 대한 새로운 단서가 워싱턴 주립대학교 건강과학 스포케인에서 실시한 최근의 연구를 통해 공개되었다. 이 연구는 모의 야간교대와 주간교대 일정을 수행하는 건강한 지원자들을 이용한 통제된 실험실 실험을 통해 이루어졌다.

연구에서 드러난 결과는 야간교대가 특정한 암 관련 유전자들의 활동의 자연적인 24시간 리듬을 교란해서, 야간교대 작업자들이 DNA에 더 쉽게 손상을 입도록 만들고 동시에 인체의 DNA 수리 메커니즘이 손상을 고치는 시기를 놓치도록 만드는 것을 시사한다. 여전히 더 많은 연구를 할 필요가 있지만 이번 발견이 언젠가는 야간교대 작업자들의 암을 예방하고 치료하는 데 도움을 주는데 사용될 수 있을 것이다.

공동 교신저자로 워싱턴 주립대학교 약대 전직 부교수이고 지금은 노스 캐롤라이나 주립대학교 생물학과와 인간 건강 및 환경 센터에서 근무하는 숍한 가다메에디는 “야간교대 작업자들에게 암이 더 많이 발생한다는 증거가 늘어나고 있어서 세계보건기구 산하 국제 암 연구 기관은 야간근무를 발암 의심 물질로 분류했다. 그러나 왜 야간교대 작업이 압 위험을 높이는지는 불분명했고 그래서 이번 연구는 그 문제를 다루려고 했다.”고 말했다.

워싱턴 주립대학교 수면 및 수행 연구 센터와 미국 에너지성의 태평양 북서부 국립 실험실(PNNL)의 공동연구의 일환으로 가다메에디와 다른 워싱턴 주립대학교 과학자들은 PNNL의 생물정보학 전문가들과 함께 우리를 24시간의 밤과 낮 주기에 묶어두는 인체에 내장된 메커니즘인 생체시계의 잠재적인 관련을 연구했다.

DNA 수리 관련 유전자, 야간교대로 리듬 상실
뇌에는 중추적인 생체시계가 있지만 인체 내의 거의 모든 세포도 자체적으로 내장된 시계를 갖고 있다. 이 세포의 시계가 시계 유전자로 알려진 유전자와 관련이 있다. 이들 유전자는 발현이 리드미컬하고 이는 그들의 활동이 낮이나 밤의 시간에 따라 변하는 것을 의미한다. 연구진은 암과 관련이 있는 유전자들의 발현도 역시 리드미컬할 것이고 야간교대 작업이 그런 유전자들의 리듬을 교란할 것이라는 가정을 세웠다.

가정을 테스트하기 위해 그들은 14명의 참여자들이 워싱턴 주립대학교 건강과학 스포케인의 수면 실험실에서 7일을 지내도록 하는 모의 교대 작업 실험을 실시했다. 그들 중 반은 3일간의 모의 야간교대 일정을 완료했고 나머지 반은 3일간의 모의 주간교대 일정을 소화했다.

모의 교대 일정을 완료한 후 모든 참여자는 외부 영향을 받지 않는, 인간 내부에서 만들어지는 생체 리듬을 연구하기 위해 사용하는 일정한 일상적인 프로토콜을 지키도록 했다. 그 프로토콜의 일부로 실내 온도를 일정하게 맞춘 상태에서 매시간 동일한 간식을 주면서 그들을 기대어 눕힌 자세로 계속 불빛에 노출시켜 24시간 동안 눈을 뜨고 있도록 했다. 3시간마다 혈액 표본도 채혈했다.

혈액 표본애서 분리한 백혈구를 분석해보니 주간교대 상황과 비교해서 야간교대 상황에서는 많은 암 관련 유전자들의 리듬이 다른 것으로 나타났다. 두드러진 점은 주간교대 상황에서는 뚜렷한 리듬을 나타냈던, DNA 수리와 관련된 유전자들이 야간교대 상황에서는 리듬을 상실한 것이었다.

주간보다 야간교대 참여자, 백혈구 DNA 손상 더 많아
그 다음에 연구진은 암 관련 유전자들의 발현에 생긴 변화들의 결과가 어떨는지를 살펴보았다. 그들은 야간교대 참여자들의 혈액에서 분리한 백혈구들이 주간교대 참여자들의 백혈구보다 DNA 손상이 더 많은 증거를 발견했다.

더욱이 연구진은 분리한 백혈구들을 하루 중 다른 시간에 2차례 전리 방사선에 노출시켜보았는데, 주간교대 상황과 비교해서 야간교대 상황에서 저녁에 전리 방사선에 노출된 세포들에서 DNA 손상이 증가한 것으로 나타났다. 이는 야간교대 참여자들의 백혈구가 - DNA 손상과 암을 유발하는 알려진 1가지 위험 요인인 - 방사선으로 인한 외부적인 손상에 더 취약한 것을 의미했다.

종합하면 연구 결과들은 야간교대 일정이 암 관련 유전자들의 타이밍을 빼앗아서 인체의 DNA 수리 과정이 가장 필요할 때에 수리 과정의 효과를 감소시켜 버리는 것을 시사한다고 공동 교신저자로 PNNL의 생물과학부의 컴퓨터 과학자인 제이슨 맥더모트가 말했다.

연구진의 다음 단계는 야간 작업자들에게 수리가 되지 않은 - 결국은 암 위험을 높일 수 있는 - DNA 손상이 장기간에 걸쳐 누적되는지를 파악하기 위해, 장기간 낮이나 밤 교대근무를 꾸준하게 한 진짜 교대 작업자를 대상으로 동일한 실험을 실시하는 것이다.

만약 진짜 교대 작업자들에게 일어나는 것이 이 연구 결과와 일치한다면 이 연구가 언젠가는 DNA 수리 과정을 놓치게 하는 것을 취급하는 예방 전략과 약물을 개발하는 데 사용될 수 있을 것이다.

이 연구는 또 암 치료법의 타이밍을 최적화해서 효과는 가장 크지만 부작용은 최소일 때 치료를 실시하는 치료 전략, 즉 야간 작업자들의 체내 리듬에 맞춰 필요하면 미세조정을 하는 시간요법이라는 치료 방법의 기초도 될 수가 있을 것이다.

공동 책임저자로 워싱턴 주립대학교 의대의 교수 겸 동대학교 수면 및 수행 연구 센터 소장인 한스 반 동겐은 이렇게 말했다.
“야간교대 작업자들은 상당한 건강상 불균형에 처해있어서 대사성 심혈관 질환에서 정신건강 이상이나 암에 이르기까지 각종 질병의 발생위험이 커진다. 지금이 이 홀대받는 필수적인 근로자 집단을 위한 진단과 치료의 해법을 찾아서 의료계가 그들의 독특한 건강문제를 다룰 수 있도록 하는 가장 좋은 시기이다.”

참조:
B. S. C. Koritala et al., "Night shift schedule causes circadian dysregulation of DNA repair genes and elevated DNA damage in humans" J Pineal Res. 2021 Feb 27;e12726. doi: 10.1111/jpi.12726.