4분 읽기
- 신경교종과 같은 뇌종양은 신경 세포와 전기적 연결을 형성하는 것으로 알려져 있다
- 미주신경이 절단되면 쥐의 뱃속 종양이 훨씬 더 느리게 자라
- 암세포는 먼저 신경 성장 인자(NGF)라는 단백질을 방출
- 신경 세포가 암세포와 전기 회로를 형성한다는 것은 의심의 여지가 없다

신경이 위장 종양에 연료를 공급하는 방식
전기적 자극은 위암의 성장과 확산을 촉진한다.

위의 암성 종양은 전기적 성장 보조제를 사용하는 것으로 보인다. 즉, 신경 세포를 끌어들여 전기 회로를 형성한다. 연구자들은 이것이 종양의 성장과 확산을 촉진한다는 사실을 발견했다. 암과 뇌 바깥 신경 사이의 연관성이 증명된 것은 이번이 처음이다. 그러한 전기적 연결은 다른 암 종양에도 역할을 할 수 있으며, 약물로 억제할 수도 있다. 

▲ 위의 종양은 유리한 미세환경을 적극적으로 활용한다. pixabay

신경교종과 같은 뇌종양은 신경 세포와 전기적 연결을 형성하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 연결로 인해 암이 더 빨리 자란다. 신체 다른 부분의 종양도 신경 세포로부터 이익을 얻지만, 뇌의 종양과는 다른 방식으로 이익을 얻는다. "우리는 많은 암세포가 주변 신경세포를 이용해 성장을 촉진한다는 것을 알고 있다. 그러나 뇌암을 제외하고 이러한 상호작용은 지금까지 성장 인자의 분비나 간접적 효과에 기인하는 것으로 알려져 있다"고 뉴욕 컬럼비아 대학의 수석 저자인 티모시 왕이 설명했다.

위 종양의 성장이 조사됨

그러나 최근 연구들은 간접적인 효과만을 강조하는 이러한 관점에 의문을 제기하고 있다. 그 대신, 그들은 뇌 바깥의 암성 종양도 신경과의 전기적 상호작용으로부터 이익을 얻을 수 있다고 제안했다. 예를 들어, 미주신경이 절단되면 쥐의 뱃속 종양이 훨씬 더 느리게 자란다. 하지만 정말로 암 성장과 신경 세포를 통한 전기적 자극 사이에 연관성이 있을까?

컬럼비아 대학의 왕과 수석 저자인 샤오페이 지가 이끄는 팀은 이제 이 문제를 조사했다. 이를 위해 연구진은 쥐를 이용해 위 종양에서 미주신경의 감각 뉴런이 어떤 역할을 하는지 탐구했다. 그들은 세포 배양을 이용한 실험으로 이를 보완했다.

암세포의 신경 연결

이 검사를 통해 위암이 어떻게 신경 환경을 조작하는지가 밝혀졌다. 이를 위해 암세포는 먼저 신경 성장 인자(NGF)라는 단백질을 방출한다. 이 전달 물질은 종양 주변의 혈관과 감각 신경 세포를 끌어당긴다. 둘 다 분파를 형성하여 종양 조직으로 자란다. 그곳에서 신경 세포는 펩타이드 CGRP를 방출하고 종양으로 전기 신호를 보낸다. 암세포 내부에서 칼슘 이온이 방출된다.

전자 현미경 사진을 보면 암세포와 신경세포 사이에 고전적인 시냅스가 형성되지 않은 것으로 나타났다. 그런데도 명확한 연관성이 있었다. 왕 박사는 "신경 세포가 암세포와 전기 회로를 형성한다는 것은 의심의 여지가 없다"고 말했다. "일반적인 신경-근육 시냅스보다 느린 반응이지만 그래도 전기적 반응이다.“

종양을 위한 전기적 성장 보조제

뇌 외부, 즉 중추 신경계가 아닌 말초 신경계에서 종양과의 전기적 연결이 확인된 것은 이번이 처음이다. 그러나 지 박사와 그의 동료들은 그러한 신경 연결이 다른 유형의 암에도 존재할 수 있다고 의심한다. 얼마 전, 또 다른 연구팀은 암세포가 어떻게 신경 세포의 활동을 변화시키고, 이로 인해 췌장암의 성장에 영향을 미치는지 보고했다. 여기에는 감각 및 교감 신경 세포가 관련되는데, 이는 약물을 통해 억제할 수 있다.

따라서 종양은 결합 조직, 혈관, 면역 세포뿐만 아니라 신경 세포까지 점령하여 이들과 연결을 이용해 더 빨리 자란다. 이런 방식으로 암세포는 유리한 미세환경을 만드는 것으로 보인다. 추가 자료에 따르면 신경 세포도 이 미세환경 내의 면역 세포와 결합 조직에 영향을 미쳐 종양 성장에 더욱 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 가장 중요한 단계는 암세포와의 전기적 연결을 미리 형성하는 것인 듯하다.

하지만 연구진은 위암에서 이번에 발견된 회로는 종양과 미주신경의 감각 신경뿐만 아니라 뇌도 관련되어 있다는 사실을 발견했다. 이런 연결과 끊임없는 전기적 자극으로 인해 위암은 더 빨리 자라며 간으로 전이되기가 더 쉽다. 왕 박사는 "이것은 암을 지속적으로 자극하고 성장과 확산을 촉진하는 피드포워드 루프와 같다"고 설명했다.

편두통 치료제가 항암제일까?

연구자들은 이 연구 결과를 이용해 위암 환자를 치료하는 새로운 방법을 개발하고자 한다. 왕 박사는 "환자 데이터 분석을 바탕으로, 우리가 쥐에서 발견한 회로가 인간에게도 존재한다고 믿으며, 이 회로를 표적으로 삼는 것이 유용한 추가 치료법이 될 수 있다고 생각한다"고 말했다.

여기에는 현재 신경계 질환 치료에 승인된 약물(예: 편두통 발작을 완화하는 CGRP 수용체 억제제)을 사용하는 것이 포함될 가능성이 있다. 이러한 활성 성분은 암과 감각 신경 사이의 전기적 연결을 차단한다. 쥐를 대상으로 한 초기 실험에서 이러한 치료를 한 후 위 종양은 실제로 줄어들었고 더 퍼지지 않았다.

후속 연구를 통해 인간을 대상으로 효과를 시험할 예정이다. 덴마크의 데이터에 따르면 편두통 환자는 위암에 걸릴 확률이 현저히 낮은 것으로 나타났다.
(Nature, 2025; doi: 10.1038/s41586-025-08591-1)
출처: Columbia University Irving Medical Center

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]