급성골수성 백혈병 세포 화학요법에 노출 시 동면, 노화 상태로
웨일 코넬 의과대학 연구진이 실시한 최근의 연구에 의하면, 암세포는 자신을 파괴하는 것이 목적인 공격적인 치료제들이 유발하는 스트레스를 이겨내도록 해주는 어떤 종류의 노쇠와 유사한 상태인 일종의 적극적인 동면으로 돌입해서 항암 화학요법을 피할 수가 있다고 한다. 이 연구 결과는 노쇠를 방해하고 화학요법을 더 효과적으로 만들 수 있는 새로운 약물을 개발하는 데 영향을 미칠 것이다.

최근에 발표한 논문에서 연구진은 이와 같은 생물학적 과정이 치료를 받은 후에도 암이 아주 흔하게 재발하는 이유를 설명하는 데 도움을 줄 수 있을 것이라고 말했다. 이 연구는 급성골수성 백혈병(AML) 환자들의 종양 표본으로 만든 장기유사체(오가노이드) 모델과 생쥐 모델을 둘 다 사용해서 실시되었다. 이번 연구 결과는 또 치료와 재발의 전 과정을 통해 수집한 급성골수성 백혈병 환자들의 표본을 살펴보고 확인되었다.

급성골수성 백혈병은 화학요법으로 관해될 수가 있지만 거의 항상 재발하고 그렇게 되면 고칠 수가 없다고 웨일 코넬 의대의 혈액학 및 종양학 교수 겸 암 센터의 일원으로 책임저자인 아리 멜니크 박사가 말했다. 이 분야의 오래된 문제는 ‘왜 모든 암세포를 제거할 수 없는가’인데, 이 문제는 급성골수성 백혈병 이외의 많은 다른 유형의 공격적인 암에 대해서도 제기할 수가 있다고 그는 부언했다.

오랫동안 암 연구가들은 종양이 화학요법으로 완전히 제거된 것 같았는데 어떻게 재발할 수 있는지를 연구했다. 1가지 이론은 종양 내의 모든 세포가 유전자 수준에서 동일하지 않는, 소위 종양 비균질성이란 상태 때문에 소규모 세포 아집단이 치료에 저항해서 다시 성장을 시작할 수가 있다는 것이다. 또 다른 이론은 종양 줄기세포라는 개념과 관련이 있다. 즉 종양의 세포 중 일부는 화학요법으로 치료받은 후에도 종양을 다시 만들 수 있는 특별한 성질을 가졌다는 것이다. (종양의 재발에) 노화가 관련되어 있다는 생각은 이런 다른 이론들을 대체하지는 않는다. 실제로 이 생각은 다른 과정들을 설명하는 새로운 통찰을 제공할 수가 있다고 멜니크 박사는 말했다.

이 연구에서 연구진은 급성골수성 백혈병 세포들이 화학요법에 노출되면 세포의 1개 아집단은 동면, 즉 노화 상태로 들어가고 그와 동시에 염증과 아주 비슷해 보이는 상태를 취하는 것을 발견했다. 이들 세포는 손상을 입어서 상처 치료를 촉진할 필요가 있는 세포와 비슷한 모양을 취하는 것이다.

염증성 노화 상태 ATR 단백질로 유발, ATR 억제제로 차단
대부분의 세포 기능을 중단하고 (손상을 입은 척하면서) 면역세포들을 동원해서 자신들이 다시 건강할 수 있게 (상처를 회복) 돌봐주도록 만드는 것이다. 이런 특징들은 발달 중인 배아에서도 흔히 관찰된다. 영양분이 부족하면 일시적으로 성장을 중단하는데, 그것이 배아 휴면이라는 상태라고 멜니크는 말했다. 이것은 특별한 과정은 아니고 종양과 관련해서 나타나는 정상적인 생물학적 활동이라고 그는 덧붙여 말했다.

더 깊이 연구해본 결과 그런 염증성 노화 상태는 ATR이라는 단백질에 의해 유발되는 것으로 드러났다. 이는 ATR 차단이 암세포들이 동면 상황을 취하는 것을 막는 1가지 방법이 될 수도 있는 것을 시사한다. 연구진은 이 가설을 실험실에서 테스트해보았는데, 화학요법으로 치료하기 전에 ATR 억제제를 백혈병 세포들에 투여하면 세포들이 노쇠 상태로 들어가는 것을 막아버려서 화학요법이 세포를 모두 죽여버리는 것을 확인했다.

중요한 것은 이 논문과 동시에 발표된 2건의 다른 연구가 노쇠의 역할이 급성골수성 백혈병뿐만 아니라 유방암, 전립선암, 위장관암의 재발 케이스에도 중요하다고 발표한 것이다. 멜니크 박사는 그 중 1건의 연구에도 참여를 했다.

멜니크 박사와 그의 동료들은 이번 연구 결과를 임상에 적용하는 방법을 찾기 위해 이제는 ATR 억제제를 생산하는 기업들과 함께 연구를 하고 있다. 그러나 ATR 억제제를 언제, 어떻게 투여해야 할 필요가 있는지에 대해 많은 문제가 남아있기 때문에 더 많은 연구가 필요하다. 타이밍이 매우 중요하다고 멜니크는 말했다. 환자들을 대상으로 이것을 연구하기 전에 우리는 실험실에서 해야 할 일이 여전히 많다고 그는 부언했다.

참조:
C. Duy et al., "Chemotherapy induces senescence-like resilient cells capable of initiating AML recurrence" Cancer Discov. 2021 Jan 26;candisc.1375.2020. doi: 10.1158/2159-8290.CD-20-1375.