혈관에서 분비되는 단백질과 약물 내성 암의 연관성 연구

암은 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나입니다. 암이 치명적인 질병인 주된 이유 중 하나는 암세포가 약물에 내성을 갖게 되는 능력 때문입니다.

수십 년간의 의학 연구 끝에 과학자들은 악성 종양이 종종 암 줄기세포(CSC)라는 특별한 세포 집단을 포함하고 있다는 사실을 알게 되었습니다. 정상 줄기세포와 마찬가지로 CSC는 종양 내에서 자가 복제 및 분화하여 다양한 세포 유형으로 분화할 수 있으며, 종양의 성장과 전이뿐만 아니라 약물 내성 발생에도 중요한 역할을 합니다.

안타깝게도 암줄기세포를 직접 표적으로 삼는 치료법 개발은 암줄기세포의 적응 및 재생 능력 때문에 쉽지 않았습니다. 따라서 일부 연구자들은 종양 조직 내 혈관에 주목했습니다.

지난 몇 년 동안 과학자들은 혈관 내피 세포(혈관을 구성하는 세포)의 특정 아형이 줄기세포의 증식과 성숙을 조절하는 혈관분비 인자를 분비한다는 사실을 발견했습니다. 어떤 세포가 이러한 인자를 생성하는지, 그리고 종양 미세환경에서 어떤 기능을 하는지 이해하는 것은 새로운 암 치료법 개발로 이어질 수 있습니다.

이러한 배경 하에, 후쿠이 대학 건강과학부 통합혈관생물학과의 히로야스 키도야 교수와 유미코 하야시 박사를 포함한 일본 연구팀은 혈관분비 인자인 분비형 프리즐드 관련 단백질 1(Sfrp1)에 대한 연구를 수행하여 종양 조직에서의 역할을 규명했습니다.

해당 연구 결과는 저널 In Vitro Cellular & Developmental Biology 에 온라인으로 게재되었습니다.

"혈관은 일반적으로 산소와 영양소의 경로로만 여겨지지만, 저희 연구는 혈관의 완전히 다른 기능, 즉 혈관분비인자 생성에 초점을 맞췄습니다. 혈관분비인자가 종양 진행에도 관여할 수 있다는 생각으로 이 연구를 수행했으며, Sfrp1이 암줄기세포와 종양 조직 전반의 유지에 영향을 미치는지 알아보고자 했습니다."라고 키도야 교수는 설명합니다.

이러한 의문을 해소하기 위해 연구진은 CRISPR-Cas9 유전자 편집을 이용하여 Sfrp1 유전자가 결핍된(Sfrp1-KO) 마우스를 제작했습니다. 그런 다음 폐암 종양을 Sfrp1 유전자가 결핍된 마우스와 야생형 마우스에 이식하고, 면역조직화학염색, 유세포분석, 정량적 유전자 발현 분석과 같은 표준 기법을 사용하여 Sfrp1 유전자의 발현(또는 결핍)을 관찰했습니다.

초기 실험 결과, Sfrp1은 종양 조직 내 혈관 내피 세포의 일부에서 생성되며, 그 존재가 종양 성장에 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌습니다. Sfrp1 결핍 마우스에서는 종양 성장이 억제되었으며, Sfrp1을 과발현하는 종양 세포를 이식했을 때 종양 성장이 더 빨라졌습니다.

흥미롭게도, 연구진은 Sfrp1이 결핍된 종양이 초기 암줄기세포 비율이 더 높음에도 불구하고 종양 성장 후기 단계에서 유의미한 암줄기세포(CSC) 집단을 유지할 수 없다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 종양 미세환경에서 Sfrp1의 생물학적 역할 중 하나와 암 병리학에 대한 Sfrp1의 관여를 시사한다는 점에서 특히 중요합니다.

키도야 교수는 "종양 조직 내 일부 암줄기세포는 세포 증식이 정지된 상태에 있으며, 이러한 암줄기세포의 존재는 종양 성장과 항암제 내성을 촉진합니다."라고 설명했습니다. "이번 연구 결과는 Sfrp1이 암줄기세포의 자가 증식과 일시적인 악성 종양 성장을 조절하고 휴면 상태를 유지할 수 있음을 시사합니다."

추가 연구 결과, Sfrp1은 종양 내 혈관 구조에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 이는 종양 성장에 대한 관찰된 영향이 혈관계와 관련이 없음을 시사합니다. 유전자 발현 분석 결과, Sfrp1은 잘 보존된 Wnt 신호전달 경로(배아 발달 중 세포 운명 결정, 세포 이동, 그리고 기관 형성의 중요한 측면을 조절하는 진화적으로 보존된 경로)를 조절함으로써 암 줄기세포(CSC) 유지를 촉진하는 것으로 나타났습니다.

전반적으로, 이 연구를 통해 얻은 새로운 지식은 CSC를 유지하는 데 도움이 되는 메커니즘을 표적으로 삼는 새로운 암 치료법을 개발하는 길을 열어줄 수 있습니다.

"앙지오크린 인자 생성에 관여하는 특수 혈관 내피 세포를 표적으로 삼는 것은 CSC 틈새를 파괴하는 데 도움이 될 수 있으며, 최소한의 부작용으로 종양 성장을 억제하는 잠재적인 접근 방식이 될 수 있습니다."라고 키도야 교수는 결론지었습니다.

"이를 통해 항암제에 내성을 가진 난치성 암 환자를 위한 치료법 개발은 물론, 암의 재발 및 전이를 억제하는 치료제 개발에도 도움이 될 것으로 기대합니다."

이러한 연구 결과를 바탕으로 한 추가 연구는 약물 내성 암에 대한 효과적인 치료법을 개발하는 데 중요한 발판이 될 것입니다.