우리나라의 질병 중 사망률 1위를 달리고 있는 암, 현재 많은 의사들과 과학자들이 암을 치료하기 위해 머리를 맞대고 방법을 고안 해 왔다. 그러던 중 2000년 1월 Douglas Hanahan과 Robert Weinberg가 Cell 지에 ‘The Hallmarks of Cancer’라는 리뷰 논문을 발표했고, 현재도 암의 기본서라고 평가 받고 있다. 이 기사에서는 ‘The Hallmarks of Cancer’에서 설명한 6가지 암에 보편적 특징에 대해 설명하려고 한다.
간단한 기초 설명부터 하자면, 암세포는 세포증식 및 항상성 유지를 조절하는 기작에 결함이 있다. 그러나 100가지가 넘는 암의 종류가 있고, 각 기관별 암의 특징 및 유전형은 정말 다양하다. 이런 복잡성은 여러 질문을 유발한다: 암이 되기 위해서는 regulatory circuit이 얼마나 망가져야 하는가? 서로 다른 종양들은 같은 종류의 regulatory circuit이 망가져 있는가? 이러한 circuit은 세포 내 신호에 반응하는가 아니면 세포 회 미세환경 신호에 반응하는가? 그럼에도 불구하고, 암에는 6가지 공통적 특징이 있다.
6가지 특징으로는 1. 자급자족하는 성장신호, 2. 성장 억제 시그널에 둔감, 3. 세포사멸을 하지 않음, 4. 무한 증식 능력, 5. 지속되는 혈관 형성, 6. 조직 침범 및 암세포의 전이 가 있다.
첫번째는 자급자족하는 성장 신호이다. 보통의 경우 growth factor 등 mitogenic factor과 integrin이라는 세포 표면의 단백질이 서로 작용하여 성장을 하게 되는데, 암세포는 자신만의 성장 인자를 만들어 낸다. 고로 세포는 자연스럽게 외부 환경의 영향을 덜 받게 되며, 항상성 유지에 큰 방해 요인이 된다. 암세포가 자율성을 얻기 위해서 세가지 전략을 사용하는데, 첫째는 세포 외부의 인자 변형, 둘째는 그 인자를 변환하는 변환기를 변형, 셋째는 그 인자를 활성화시키는 세포 내부 회로를 변경시키는 것이다.
첫째는 많은 암세포가 growth factor을 합성하는 능력을 갖게 되는데, 주로 양성 피드백을 하게 된다. 자연스럽게, 조직 내의 다른 세포로 growth factor을 받아야 하는 필요성이 없어진다. 둘째로는 대부분의 암세포에서 growth factor 수용체가 과발현된다고 한다. 수용체 과발현은 growth factor이 적은 환경에서도 암세포가 성장할 수 있도록 만들 수 있다. 또 셋째로는 세포 내에 복잡한 회로 중, growth signal pathway들이 대부분 망가져있다. 이를 통해서 외부 신호에 영향을 적게 받는 다는 것을 알 수 있다.
두번째는 성장 억제 신호에 둔감하다는 것이다. 세포는 분열을 억제하는 여러 신호들을 받게 되고, 대개 2가지 방법으로 분열을 억제하게 된다. 첫번째는 G0 단계, 즉 휴지 단계로 세포를 몰아내는 것이고, 두번째는 아예 세포가 분열을 할 수 없는 상태로 만들어 버리는 것이다. 그러나 암세포는 이러한 성장 억제신호를 피하여 분열을 하게 된다.
세번째는 세포 사멸을 하지 않는다는 것이다. 세포는 sensor과 effector로 이루어져 있는데, sensor은 세포 안팎을 관찰하고, effector은 센서에 의해 작동되며 실제로 죽이거나 살린다. Intracellular sensor는 DNA 손상, signaling 불균형, survival factor의 부족, 산소 부족 등을 감지한다.
네번째는 무한으로 증식한다는 것인데, 간단히 말하자면 이는 악성 세포들이 지속적으로 텔로미어를 복구하려고 하는 것이다. 다섯번째는 angiogenesis, 즉 혈관 생성이다. 혈관을 따라 세포들에게 산소와 영양분이 공급되며, 이런 혈관이 생성되기 위해서는 외부 factor들이 필요하다. 이렇게 형성된 혈관 들을 통해 암세포가 전이되며 다른 조직에 옮겨가게 된다.
우리가 단순히 무서워하던 암이 알고보니 이런 6가지 특성을 갖고 있었다. 이러한 특성들을 알아냄으로써 암 치료 연구에 많은 도움이 되었으며, 현재도 암생물학의 성경이라고 불릴 정도로 많이 인용되는 논문 중 하나이다.
바라던 바이오 2019 여름호
작성자: 18-085 이나영
분야: 암생물학
참고문헌:
[1] Hanahan D, Weinberg RA (January 2000). "The Hallmarks of Cancer". Cell. 100 (1): 57–70. doi:10.1016/S0092-8674(00)81683-9. PMID 10647931.
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[1] Hanahan D, Weinberg RA (January 2000). "The Hallmarks of Cancer". Cell. 100 (1): 57–70. doi:10.1016/S0092-8674(00)81683-9. PMID 10647931.
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