미국 반 안델 연구소(Van Andel Institute, 이하 VAI)의 연구진들이 ‘암 세포의 지방 접근을 차단하면 특정 유형의 암 치료가 더욱 효과적일 수 있다’라는 연구결과를 제시했다. 「Cell Chemical Biology」에 발표된 내용이다.
VAI 조교수이자 연구를 주도한 에반 리엔 박사는 “암 치료를 더욱 효과적으로 만들기 위해 가장 좋은 방법은, 암 세포가 어떻게 퍼지는지를 이해하는 것”이라고 이야기했다.
지방, 암 세포 성장 요인
암 세포는 정상적인 세포 주기에서 벗어나, 무제한으로 성장하고 분열하는 세포다. 쉽게 말해 ‘자연적으로 죽지 않는 세포’라 할 수 있다.
단순히 죽지 않는 것뿐만 아니라 주위 세포의 정상적인 생성 및 사멸(Apoptosis)을 방해한다. 인근 세포들의 신호 전달 시스템을 교란시키거나, 세포들의 상호작용을 방해함으로써 자신의 생존에 유리한 환경을 조성하는 것이다. 이것이 암 세포 성장 및 전이의 기본 원리다.
한편, 암 세포는 교란된 신호 전달 체계를 활용해 주위의 정상 세포와 상호작용하며 산소와 영양분을 공급받아 성장한다.
지방산의 산화는 암 세포의 주요 에너지원 중 하나다. 이 과정에서 암 세포는 지방을 분해하여, 세포의 에너지로 사용되는 아데노신 삼인산(ATP)을 생성한다. 또한, 암 세포는 지방 세포와의 상호작용을 통해 지방산 공급을 증가시킨다. 비만 등 지방 조직이 증가한 상태라면 암 세포에 더 많은 에너지를 제공할 수 있다는 것이다.
지방산 과산화로 인한 세포 사멸 유도
VAI의 연구는 암 세포의 지방 분자가 손상을 입었을 때 발생하는 세포 사멸 유형, ‘페로프토시스(Ferroptosis)’에 초점을 맞췄다. 페로프토시스는 일반적인 세포 사멸 과정인 아폽토시스(Apoptosis)와는 다른 메커니즘으로 이루어진다. 세포 내 철(Fe)의 축적 및 지방산의 과도한 산화가 주 원인이 된다.
페로프토시스는 세포막에 있는 불포화 지방산이 과도하게 산화되면서 발생한다. 이 과정에서 ‘과산화지질’이 생성되며, 이로 인해 세포막 구조가 손상돼 세포 사멸을 유도하는 것이다. 이때 철분이 중요한 역할을 한다. 철분 농도가 높을수록 활성산소종(ROS)의 생성을 증가시키기 때문에 과산화 상태가 유발되고, 결국 페로프토시스가 촉진되는 원리다.
이 때문에 페로프토시스는 최근 새로운 항암 전략 개발에 있어 유망한 방향으로 평가받고 있다. 암 세포는 비정상적인 경로를 사용하며 끊임없이 성장한다. 따라서 지방 분자를 손상시킴으로써 페로프토시스를 의도적으로 유발하는 것은 특정 유형의 암에 대해서는 새로운 접근법이 될 수 있다. 다만, 암 세포 역시 다양성을 갖고 있기 때문에 아직은 가능성의 단계라고 봐야 한다.
지방 접근 차단으로 항암 효과 높여
암 세포는 지방산을 에너지원으로 사용하기 때문에 정상 세포에 비해 더 많은 지방산을 필요로 한다. 따라서 지방 접근을 차단한 암 세포는 지방산 공급이 줄어들기 때문에 에너지원이 부족하게 되고, 대사 스트레스 상태에 놓여 페로프토시스에 더 민감해진다.
연구진은 암 세포의 지방 접근을 차단했을 때, 페로프토시스를 유도하는 약물에 더욱 민감하게 반응한다는 사실을 발견했다. 지방 접근을 차단하면 해당 약물이 더 효과적으로 작용한다는 것이다. 연구진은 이러한 결과가 암 치료를 보다 효과적으로 만들 수 있을 거라는 의견을 내놓았다.
이러한 내용에 따르면, ‘지방의 공급을 줄이는 식단을 유지할 경우, 항암제가 더 효과적으로 작용할 수 있다’는 결론이 나온다. 다만, 아직 신뢰성이 부족한 결론이기 때문에 여러 면에서 추가적인 연구가 필요하다. 단지 ‘가능성’의 측면에서 바라보는 것이 타당할 것이다.
‘지방’에 초점을 맞춘 추가 연구
실제로 지방은 세부적으로 다양한 종류로 나뉜다. 이에 연구팀은 지방 종류 및 그 양에 따라 페로프토시스에 다른 영향을 미치는지를 추가로 조사하고 있다. 이에 대한 결과가 의도한 대로 순조롭게 나온다면, ‘암 유형에 따른 맞춤형 식이 설계’가 가능해질 수 있다.
물론 이에 대한 결론이 나온다고 해도 보다 폭넓은 임상 연구가 필요하다. 특히 암 유형 및 진행단계, 환자의 구체적인 현재 상태 등이 변수가 될 수 있기 때문이다. 또한, 지방은 신체 곳곳에서 다양한 기능을 수행하는 영양소인 만큼, 무조건적으로 차단할 수 없다. 영양 균형에 따른 조절 역시 이번 연구의 중요한 과제가 될 것이다.
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