[의약칼럼] 저산소환경과 줄기세포, 종양 유전자

저산소 환경은 사나운 암세포 만드는 퍼펙트 스톰
암 예방, 스트레스·발암물질로부터 세포 방어해야

세포 내 저산소증(hypoxia)은 세포 내 산소 공급률이 현저하게 저하된 상태를 말한다. 저산소증은 혈관이 막히는 혈전증과 혈관이 굳어지는 경화증 그리고 세포막이 산화되는 막의 산화에 의해서 발생한다. 저산소증으로 세포 내 산소 공급률이 65% 미만으로 저하될 경우 세포가 죽거나 암세포로 변이된다. 이때 대부분의 세포는 죽는다.

그러나 암이 될 운명의 세포는 독성환경 및 저산소 환경에서 죽지 않고 역분화되어 사나운 암, 즉 전이성 암이 된다. 암에는 저산소 환경에서 발생하는 암과 산소가 충분한데도 발생하는 암 2가지 있다. 일반적으로 산소가 충분한 경우 발암물질에 노출되어도 생명을 위협하지 않는 순한 암이 발생한다.

세포 내 저산소증의 해결은 암을 예방하거나 치료할 때 가장 중요한 문제다. 그래서 암에 걸리지 않으려면 건강한 세포막을 만드는 무산화 필수지방산을 복용해야 한다.

퍼펙트 스톰이란 위력이 크지 않은 태풍이 다른 자연현상과 동시에 발생하면서 엄청난 파괴력을 갖는 현상을 말한다. 암은 발암물질과 저산소 환경의 복합작용에 의한 퍼펙트 스톰(perfect storm)에 의해서 발생한다. 암의 발생도 마찬가지로 다양한 발암물질에 의한 유전자변이와 저산소 환경이 퍼펙트 스톰이 되어 분화성과 전이성이 매우 강한 사나운 암세포를 만들어 낸다. 퍼펙트 스톰을 막는 유일한 방법은 혈류 장애를 유발하는 스트레스와 유전자 변이를 유발하는 발암물질로부터 매일 매일 세포를 방어하는 것이다.

우리 몸에서는 매일 100만 개의 암세포가 생성되며 인체는 면역세포를 즉시 동원하여 암세포들을 제거한다. 그러나 스트레스나 독소가 축적되어 면역력이 약해진 상태가 되면 암세포가 바로 제거되지 못하고 암이 자라게 된다. 이 과정에서 면역력이 회복되거나 우연한 감염 등에 의해 면역력이 높아진 경우 암세포를 공격하면서 나타나는 반응이 발열, 통증, 홍반, 부종 등의 염증반응이다. 암 환자가 감염 등에 의해서 고열을 앓고 난 후 암이 사라진 사례들을 적지 않게 볼 수 있다.

또한 세균 등의 미생물을 이용하여 고의 감염을 일으켜 암을 치료하는 면역요법도 외국 임상에서는 활용되고 있다. 그러나 면역과 혈류가 저하된 만성염증 상태에서는 암은 iPSC (induced pluripotent stem cell) 로 역분화되어 회복되기 어려운 암으로 악화하기 쉽다.

iPSC, 유도만능줄기세포는 체세포나 성체줄기세포에서 역분화된 배아줄기세포로 거의 모든 세포로 분화될 수 있는 능력이 있는 줄기세포를 말한다. 인체 내에서 발생한 iPSC 세포는 전이암의 성격을 가진 악성 암세포를 의미한다. 전이성 및 분화성이 매우 큰 배아성 암으로 단기간에 전신으로 암세포가 퍼질 수 있다. 고열을 동반한 급성 염증은 암이 소실될 수 있는 절호의 기회가 될 수 있지만 저산소 상태의 만성 염증은 순한 암을 사나운 암으로 만드는 원인이 될 수 있다.

암세포에서 증식 신호 없이도 스스로 세포증식을 유도하는 유전자를 종양 유전자(oncogene)라고 하며, 정상세포에서 이에 대응하는, 즉 변이가 일어나지 않은 상태의 유전자를 전암 유전자(proto-oncogene)라 한다. 즉 종양 유전자는 발암물질과 저산소증에 의한 전암 유전자의 돌연변이 결과이며, 종양 유전자의 단백질 산물을 종양 단백질(oncoproptein)이라 한다. 종양 단백질은 종양 유전자(암 유전자)에 의해서 만들어지는 비정상적인 증식인자 또는 성장인자를 의미한다.

전암 유전자는 정상세포의 성장과 증식, 분화에 관여하는 유전자이며, 전암 유전자의 단백질 산물은 정상세포의 증식 신호 전달 과정에서 성장인자, 성장인자 수용체, 신호전달 단백질, 전사인자, 세포주기 조절인자 등으로 역할을 한다. 인간 유전자 약 2만 5천 개 중 암과 관련된 유전자는 400개, 암 유전자는 51개 그리고 암 억제 유전자는 24개 확인되었다. 암 억제 유전자란 암을 억제시키는 단백질을 만드는 유전자로 현재까지 24개 발견되었다. 암 억제 유전자가 변이된 경우 암을 억제하지 못해 암이 발생하게 된다. P53이 대표적인 암 억제 유전자로 알려져 있다.

다 자란 성인의 경우 성장 단백질이 적게 만들어져야 암에 걸리지 않는다. 만일 음식이나 스트레스 등으로 성장 유전자가 과다하게 발현된다면 암에 걸릴 확률이 매우 높아지게 된다. 왜소증 유전자를 가진 사람들이 암에 걸리지 않는 이유는 유전적으로 성장 유전자가 거의 없기 때문이다.