암세포, 산성에 취약하다

새로운 치료전략 개발에 도움

암세포가 세간의 통념과는 달리 산성에 약하다는 사실이 밝혀졌다.

암세포는 자신의 주변 환경을 산성화하는 것으로 알려져 있으며, 그 결과 암세포 내부는 알칼리화된다. 원칙적으로 세포 안팎이 다르게 조절되면 세포의 발달과 증식을 저해할 수 있다.

그러나 스페인 생의학 연구원(IRB Barcelona)이 미국 모피트 암센터 및 메릴랜드대 연구진과 공동으로 수행한 연구에 따르면 암세포에서는 그와 정반대되는 현상이 발생하는 것으로 나타났다.

서로 다른 세포 내 pH에서 건강한 종양세포들이 증식되는 상황을 전산상으로 예측한 도표. 암세포들은 기본 pH에서는 잘 증식하지만, 산성 pH에서는 취약해 진다. CREDIT: Miquel Duran-Frigola, IRB Barcelona

서로 다른 세포 내 pH에서 건강한 종양세포들이 증식되는 상황을 전산상으로 예측한 도표. 암세포들은 기본 pH에서는 잘 증식하지만, 산성 pH에서는 취약해 진다. CREDIT: Miquel Duran-Frigola, IRB Barcelona

전산모델로 암세포 pH 이용 메커니즘 파악

논문 공저자로 스페인 생의학 연구원 생물정보학 및 네트워크 생물학 연구실 전산 화학자인 미겔 두란-프리골라(Miquel Duran-Frigola) 박사는 암세포 내부의 수소이온지수(pH) 수치가 낮을수록, 즉 암세포 내부가 더 많이 산성화될수록 암세포는 덜 공격적인 양상을 보이며 증식도 약해진다는 사실을 보여주었다.

이 연구는 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 7월 31일자에 발표됐다. 이번 발견은 암 치료를 위한 새로운 접근법 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다.

연구팀은 이전 생화학 분석에서 얻은 수십만 개의 자료와 암세포 유전자 발현에 관한 데이터배이스를 활용해 전산모델을 개발했다. 그리고 이 모델로 pH의 변화가 약 2000가지 대사 효소의 활성화에 어떤 영향을 주는지를 분석했다.

미겔 두란-프리골라 박사는 “우리는 전산 연구실에서 시스템 생물학 연구를 하고 있는데, 이 문제를 대규모로 다뤄보기로 했다”며, “다른 pH 조건 아래에서 더 잘 작동하는 대사경로 사이의 연결을 이해하면 암세포가 기본 pH에서 생존하기 위해 활용하는 메커니즘을 파악할 수 있다”고 설명했다.

연구를 수행한 스페인 IRB 연구원 미겔 두란-프리골라 박사 Credit: IRB barcelona

연구를 수행한 스페인 IRB 연구원 미겔 두란-프리골라 박사 Credit: IRB barcelona

암 산성화시켜 제어

연구팀은 처음 공식으로 발표한 자신들의 가설이 사실임을 확인했다. 이 가설에 따르면 만약 암세포가 알칼리성 환경에서 쉽게 증식한다면 산성 조건 아래서는 더 취약할 것이라는 점이다.

이에 따라 암세포 자체를 산성화시키는 방법을 전통적인 치료법과 결합하면 더욱 나은 치료 전략을 만들어낼 수 있을 것으로 기대됐다.

연구팀은 이와 더불어 암 발달에서 세포 내 산성도와 시너지 효과를 내며 작용하는 대사 효소를 밝혀내, 이 분자들도 가능한 치료 표적이라는 사실을 보여주었다.

실제로 실험실에서 잠재적 분자 표적 가운데 다섯 개를 유방암 세포주에 테스트해 본 결과 유망한 결과를 얻을 수 있었다.

미겔 두란-프리골라 박사는 “이 연구는 아직 매우 아카데믹하지만 확인된 일부 치료 표적들은 이미 동물실험을 준비하고 있는 중이며, 더 나아가 전임상 단계까지 갈 수 있을 것으로 믿는다”고 밝혔다.

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