암 생기기 전 '토양'부터 바뀐다…GIST, 폐암 발생 전 단계 규명[과학을읽다]

돌연변이 세포가 주변 조직 재편…발병 자체 차단하는 새 치료 전략 제시

폐암이 눈에 보이는 종양으로 자라기 훨씬 이전, 돌연변이 세포가 주변 환경을 '암이 자라기 좋은 토양'으로 바꾼다는 사실이 처음으로 규명됐다. 암을 발견한 뒤 제거하는 기존 치료에서 나아가, 발병 자체를 차단하는 예방형 치료 전략으로 이어질 수 있다는 평가다.

광주과학기술원(GIST)은 최진욱 생명과학과 교수 연구팀이 이주현 메모리얼 슬론 케터링 암센터(MSK) 교수 연구팀과 함께 폐암 발생 초기 단계에서 나타나는 세포 간 '연쇄 반응(cascade)' 구조를 세계 최초로 규명했다고 29일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 Nature에 지난 22일 온라인 게재됐다.

초기 폐암에서 돌연변이 줄기세포가 주변 섬유아세포와 대식세포에 신호를 보내 조직 환경을 암 친화적으로 바꾸고, 종양 성장을 촉진하는 과정을 보여준다. 연구팀 제공

폐 선암(LUAD)은 사망률이 높은 대표적 암종이지만 초기 증상이 거의 없어 상당히 진행된 뒤 발견되는 경우가 많다. 특히 폐포 2형 세포(AT2)에서 발생하는 KRAS 돌연변이가 암으로 이어지는 과정은 알려져 있었지만, 돌연변이 세포가 주변 조직을 '암 친화적 환경'으로 바꾸는 과정은 밝혀지지 않았다.

'돌연변이→섬유화→염증'…암 키우는 3단계 회로

연구팀은 마우스 모델과 3차원 폐 오가노이드 실험을 통해 암 발생 초기 단계의 세포 간 상호작용을 추적했다. 그 결과 돌연변이 폐 줄기세포가 주변 세포를 끌어들여 종양 형성을 돕는 '자기 증폭 회로'를 형성한다는 사실을 확인했다.

1단계에서는 돌연변이 세포가 '암피레귤린(AREG)'을 대량 분비해 주변 세포에 신호를 보낸다. 2단계에서는 이 신호를 받은 섬유아세포가 조직 복구 기능을 잃고 조직을 딱딱하게 만드는 '섬유화 상태'로 전환된다.

3단계에서는 이 환경이 면역세포를 끌어들여 염증 반응을 강화하고, 다시 암세포 성장을 촉진하는 악순환 구조가 완성된다. 결국 암세포와 주변 환경이 서로를 돕는 '토양-씨앗' 구조가 형성되면서 본격적인 종양으로 발전하게 된다는 설명이다.

연구진 사진. (왼쪽부터)GIST 생명과학과 최진욱 교수, 이혜영 박사과정생, (오른쪽 위 왼쪽부터)메모리얼 슬론 케터링 암센터(MSK) 에릭 카르도소 박사과정생, 이주현 교수. GIST 제공

신호 차단하자 암 발생 억제…"예방 치료 전환점"

연구팀은 이 과정의 핵심인 암피레귤린 신호를 유전적·약물적으로 차단하자 섬유화 미세환경 형성이 억제되고 폐암 초기 발생이 크게 줄어드는 것도 확인했다. 암 발생 이후가 아닌, 발생 이전 단계에서 개입할 수 있는 치료 표적을 제시한 셈이다.

박무석 연세대학교 세브란스병원 연구팀과 협력해 환자 환경을 모사한 오가노이드 모델에서도 동일한 현상이 재현됨도 확인했다. 실제 임상 환경에서도 해당 기전이 작동할 가능성을 뒷받침하는 결과다.

최진욱 교수는 "암세포 자체만 공격하던 기존 접근에서 벗어나 암세포와 주변 환경의 '대화'를 차단해 발생을 근본적으로 막는 전략을 제시했다"며 "폐암을 극초기에 억제하는 예방·정밀 치료 패러다임의 전환점이 될 것"이라고 말했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr