국제적으로 인정받는 인간 암의 유전적 기반에 대한 권위자인 Robert A. Weinberg 박사와 Douglas Hanahan은 2011년도 “cell”지에 발표한 논문 <Hallmarks of Cancer: The Next Generation>에서 암세포의 10가지 특징을 발표하였습니다.
세포 증식 신호체계의 지속성(sustaining proliferative signaling), 성장 억제인자의 회피(evading growth suppressors), 세포사 저항(resisting cell death), 영구적 복제능력(enabling replicative immortality), 신생 혈관 생성(inducing angiogenesis), 침윤 및 전이의 활성(activating invasion and metastasis), 에너지 대사의 변화(reprogramming of energy metabolism), 면역반응회피(evading immune destruction), 유전체의 불안전성과 변이(genome instability and mutation), 염증반응 촉진(tumor promoting inflammation)입니다.
인간의 몸을 구성하는 가장 작은 단위인 세포(cell)는 정상적으로는 세포 내 조절기능에 의해 성장하고 분화하며 어떤 원인으로 세포가 손상을 받는 경우, 치료를 받아 회복하여 정상적인 세포로 역할을 하게 되나 회복이 안 된 경우 스스로 죽음으로써 몸 전체 세포수의 균형을 유지하게 됩니다.
그러나 여러 가지 이유로 인해 세포의 유전자에 우연히 문제가 중복되어 변화가 일어나면 세포가 비정상적으로 변하여 Robert A. Weinberg 박사가 발표한 암세포의 10가지 특징들이 나타나 불완전하게 성장하고, 과다하게 증식하게 되고, 암세포가 영양분을 섭취하는 새로운 혈관 성장을 촉진할 수도 있습니다. 이것은 점점 커져 덩어리를 만들면서 종양이라고 불리는 암 조직을 형성하는데 이것이 근처의 정상 세포에 침투하고 파괴합니다. 이를 암(cancer)이라 할 수 있습니다.
☞ 암은 왜 생기나요?
◎ 발암기전은 크게 정상 세포의 변화와 면역계의 이상이라는 두 가지 측면에서 연구되고 있습니다.
▶정상 세포의 변화
세포는 성장(Growth), 분화(Differentiation), 프로그램된 죽음(Apoptosis)의 과정을 밟거나 성장이 정지된 상태를 유지하고 있으며, 이러한 과정은 엄격하게 조절을 받고 있습니다.
그러나 암세포의 경우 세포의 유전자 중 일부에 이상이 발생하여 이들 유전자의 산물인 단백질의 특성이 바뀌게 되고, 그 결과로 세포 성장 조절에 이상이 발생합니다. 이러한 세포 성장 조절의 이상은 유전자의 변이를 동반하므로 암은 유전자의 이상에 의한 유전자 질환인 것입니다. 정상 세포가 유전자 변이를 일으키는 위험요인에 노출되었을 때 암세포로 변하게 되고 따라서 암이 발생한다고 보는 것입니다.
흔히 실제 암발생의 위험요인으로 알려져 있는 흡연, 발암성 식품 및 화학물질, 발암성 병원체 등에 정상세포가 노출되면 유전자의 변이를 일으키게 됩니다. 또한 암발생에 있어 5~10% 정도는 유전적 영향을 받습니다.
즉 DNA의 구조가 변화하고 이렇게 변형된 세포는 분열하여도 계속 변형된 DNA를 갖게 되며, 결국 이것들이 계속 분열증식하여 암이 발생합니다. 이러한 변화는 일시적으로 이루어지는 것은 아니며 대개 20~30년에 걸쳐 여러 종류의 유전자 변이가 축적되어 암이 발생합니다.
▶ 면역계의 이상
인체의 정상적인 면역기능은 신체 내에서 생성되는 종양세포 1,000만 개까지는 파괴할 능력을 가지고 있습니다. 그러나 보통 임상적으로 암이 발견될 정도로 암세포의 분열과 증식이 커지는 경우는 최소한 10억 개의 종양 세포를 포함하게 되므로 면역기능에 의하여 파괴될 수 있는 수준을 훨씬 넘어버리게 됩니다. 따라서 암세포가 제거되지 못하고 암이 발생하게 됩니다.
◎인간의 몸에 들어와 직접 작용하는 ‘직접 발암원’과 대사가 되어 활성화됨으로써 발암의 기능을 나타내는 ‘간접 발암원’이 있습니다.
지금까지 알려진 대부분의 발암원은 간접 발암원이며, 일부만이 직접 발암원입니다.
▶직접 발암원은 인체의 정상세포에 존재하는 DNA나 RNA 그리고 단백질에 공유결합을 형성하여 이들의 구조와 기능을 변화시킴으로써 암을 유발합니다.
▶ 간접 발암원은 그 자체로는 반응성(영향력)이 약하지만 체내에 흡수된 후 간세포에 존재하는 특수한 P450효소계에 의해서 대사됨으로써 활성화되어 강한 반응성을 나타내게 됩니다.
이러한 발암원이 암을 유발하는 과정에는발암원이 아닌 다른 물질이 관여하여 암유도를 촉진하게 됩니다. 이러한 사실들을 고려해 볼 때 발암기전이 한 단계 과정이 아니고 여러 단계로 일어남을 의미합니다.
다단계 발암기전(Multi-step Carcinogenesis)
발암원이 DNA를 공격하여 돌연변이를 유발하는 비가역 반응(거꾸로 돌이킬 수 없는 반응)입니다.
② 암유발 촉진(promotion)단계
암유발 개시단계만으로는 암이 발생하지 않으며 암발생을 촉진하고 유지하는 단계가 필요합니다. 대표적인 물질로 1967년 헤커(Hecker) 등에 의해 규명된 TPA(12-0-tetradecanoylphorbol-13 acetate)를 들 수 있습니다. 이때 TPA는 발암원이 아니며, 발암원의 작용을 촉진하는 ‘종양촉진제’로 작용하며 이 단계에서 양성 종양을 유발하게 됩니다. 이 단계는 적어도 초기에는 가역반응(돌이킬 수 있는 반응)입니다.
③ 암 진행(progression) 단계
양성 종양에서 악성 종양으로 전환하여 악성 종양의 특성이 증대되는 과정입니다. 이 단계에서는 암유전자와 암억제유전자의 돌연변이가 점차 증가하며, 염색체의 이상이 분명하게 나타나게 됩니다.
☞ 암은 왜 치료가 어려운가요?
우리 몸은 약 60조 개의 세포로 구성되어 있습니다. 모든 세포는 일생 동안 세포분열을 되풀이합니다. 이러한 세포분열이 거듭되는 동안 우연히 그리고 자연적으로 돌연변이세포가 발생될 수 있습니다. 이러한 돌연변이된 이상세포는 무제한 증식함으로써 결국에는 생명을 위협하게 됩니다. 따라서 인간은 누구나 몸속에 암세포를 가지고 있으며 사람은 누구나 암에 걸릴 가능성을 가지고 있다고 할 수 있습니다. 그러나 대부분의 사람들은 일생동안 암을 앓지 않고 자신의 몸속에 암세포가 생기는지 조차 모르고 지냅니다. 사람의 몸에는 면역이라는 기능이 있기 때문입니다.
◎ 그런데 유전자변이세포는 면역기능을 교묘하게 피해서 무한증식하여 암으로 발전하게 되면서 인체의 정상적인 면역기능은 암세포를 제압하는 타이밍을 놓치고 따라서 암이 증가하는 속도를 따라잡지 못하게 되는 것입니다.
◎ 또한 면역은 암이 커질수록 공격하려는 움직임을 강화하지만 암세포는 암을 공격하려는 면역세포에 작용해 공격을 멈추도록 유도합니다. 이렇게 암세포가 면역세포에 브레이크를 거는 구조를 면역체크포인트(Immune checkpoint) 또는 면역 관문이라고 하는데 암세포는 면역공격을 회피하기 위하여 억제 면역 체크 포인트를 활성화시켜 T세포의 면역기능을 억제합니다. 이로 인해 암에 대한 공격이 제대로 속도를 내지 못하는 것입니다.
<출처:국가암정보센터>, 다니가와 게이시의 《암이라는 말을 들었을 때》 외 다수
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