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암 재발의 주범 '휴면 세포', 빛으로 잡는다
암 수술과 항암 치료를 성공적으로 마친 환자들에게 가장 두려운 존재는 수년 뒤 예고 없이 찾아오는 재발이다. 이러한 현상의 주범 중 하나는 치료 과정에서 분열을 멈추고 숨어 지내는 '휴면 암세포'다. 최근 스위스 취리히연방공대 연구팀은 폐암세포의 휴면 신호를 제어할 수 있는 분자 스위치를 개발해 국제학술지 미국국립과학원회보에 발표했다. 이 스위치는 특정 파장의 빛을 비추느냐에 따라 암세포의 생존 신호를 켜거나 끌 수 있어, 그동안 항암제의 공격을 피해 잠들어 있던 암세포를 효과적으로 공략할 수 있는 길을 열었다.암세포가 휴면 상태에 들어가는 기전은 우리 몸의 스트레스 반응과 밀접한 관련이 있다. 몸이 스트레스를 받을 때 분비되는 코르티솔 같은 호르몬은 세포 내 당질코르티코이드 수용체와 결합하여 염증을 조절하는데, 일부 폐암세포는 이 신호를 받아 분열을 멈추고 잠복한다. 문제는 기존 항암제들이 빠르게 분열하는 세포를 표적으로 삼기 때문에, 활동을 멈춘 휴면 암세포는 치료망을 유유히 빠져나간다는 점이다. 이렇게 살아남은 세포들은 수년 후 다시 증식을 시작해 치명적인 재발로 이어지는 불씨가 된다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 세포 내부의 천연 단백질 분해 시스템을 활용한 삼중 구조의 화합물을 설계했다. 이 물질의 한쪽은 암세포의 수용체를 붙잡고, 다른 한쪽은 단백질 폐기 처리를 담당하는 효소를 불러들인다. 두 부분 사이를 잇는 연결 고리는 빛의 파장에 따라 모양이 변하는 특성을 지녔다. 고리가 펴진 상태에서는 효소가 수용체를 분해하도록 유도하지만, 특정 빛을 받으면 고리가 접히며 분해 작용을 멈춘다. 즉, 빛을 이용해 암세포의 휴면 스위치를 마음대로 조작할 수 있게 된 것이다.
이 기술의 가장 큰 장점은 정상 조직에 미치는 부작용을 최소화할 수 있다는 점이다. 당질코르티코이드 수용체는 우리 몸 전반의 면역과 염증 조절에 관여하므로 전신에서 제거할 경우 심각한 문제가 발생할 수 있다. 연구팀이 제안한 방식은 종양 부위에만 약물을 주입한 뒤, 주변 정상 조직에는 특정 파장의 빛을 비추어 약물 효과를 차단하는 것이다. 이렇게 하면 종양 내부에서만 선택적으로 수용체가 파괴되어 암세포의 휴면 프로그램을 무력화할 수 있으며, 주변 건강한 세포들은 보호받게 된다.
실제 배양된 폐암세포를 대상으로 한 실험에서 이 분자 스위치는 탁월한 성능을 입증했다. 빛을 조사하자 암세포 내 수용체가 빠르게 사라졌으며, 휴면과 관련된 유전자 활동도 눈에 띄게 억제되었다. 물론 아직은 세포 실험 단계이며 살아있는 생명체에서의 검증이라는 높은 산이 남아 있다. 현재 사용되는 빛이 조직을 깊게 통과하지 못한다는 한계가 있지만, 연구팀은 내시경을 활용해 광원을 종양 근처까지 가져갈 수 있는 폐암 등의 치료에 우선 적용할 수 있을 것으로 내다보고 있다.
연구팀은 향후 근적외선처럼 투과력이 강한 빛에 반응하는 스위치를 개발해 치료 범위를 넓힐 계획이다. 또한 표적 단백질만 바꾸면 유방암의 에스트로겐 수용체나 전립선암의 안드로겐 수용체 등 다른 고형암에도 동일한 원리를 적용할 수 있을 것으로 전망한다. 이번 연구는 암 치료의 패러다임을 '죽이는 것'에서 '잠들지 못하게 하여 치료 효율을 높이는 것'으로 확장했다는 점에서 큰 의미를 지닌다. 취리히연방공대 연구진은 이제 동물을 대상으로 한 생체 검증을 통해 이 기술의 임상 적용 가능성을 본격적으로 타진할 예정이다.
