장내 세균은 우리의 소화 기관에서 암을 유발하는 DNA 변화를 초래한다.
콜리박틴 생성 박테리아가 장내 세포에서 질병을 일으킬 수 있는 돌연변이를 만들 수 있다.
프로바이오틱스로서 단기 증상을 완화시킬 수 있다. 그러나 치료 후 수십 년이 지나면 암으로 이어질 수 있다.

 

병원성 세균 :
특정 대장균 박테리아는 분명히 발암성 돌연변이를 일으킬 수 있다.
그들은 장 세포의 게놈에 특징적인 사인을 남긴다. 소장연구가 밝힌 내용이다.
연구원들은 대장암 환자들에게서도 이와 같은 돌연변이 패턴이 점점 더 많아진다는 것을 발견했다. 처음으로, 장내 세균의 직접적인 역할을 확인한 것이다. 장내 세균은 우리의 소화 기관에서 암을 유발하는 DNA 변화를 초래한다. 

▲ 장내 세균은 우리의 소화 기관에서 암을 유발하는 DNA 변화를 초래한다.

2018년 보건복지부 국내 암등록 자료에 따르면 대장암은 국내 암 발생률 2위를 차지했다.
통계청 2018년 자료는 한국인 사망 원인 1위는 암이다. 10만 명당 암 사망률을 살펴보면 폐암 34.8명, 간암 20.7명, 대장암 17.1명, 위암 15.1명 순이었다.
대장암은 독일에서도 세 번째로 흔한 종양이다. 2020년도에만 약 3만1000명의 남성과 2만4000 명의 여성이 대장암으로 진단 될 것으로 추정하고 있다.

대장암은 어떻게 발달할까? 가족 소인 및 염증성 장 질환 외에도 생활 방식이 결정적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 흡연, 비만, 운동 부족 및 건강에 해로운 음식은 위험 요소 중 하나다. 특히 서구화된 식생활 변화도 한 몫을 차지한다고 전문가들은 설명한다.

최근에 장내 세균이 암 발병에 관여할 수도 있다는 사실이 밝혀졌다.
연구에 따르면 종종 장내 세균의 구성과 관련된 환자는 특이성을 갖고 있었다.
무엇보다도 발암 물질을 생성할 수 있는 박테리아가 특별히 흔하다.

박테리아가 독을 만든다.

대장균의 특정 균주들이 이 미생물에 속한다.
이 박테리아는 콜리박틴(colibactin)을 만든다. 콜리박틴은 DNA를 손상시켜서 질병 유발 돌연변이를 촉진하는 독성 물질이다. 그러나, pks+E. coli 라 불리는 이들 박테리아와 유전자 물질의 암 유발 변화의 직접적인 연관성은 아직 입증되지 않았다.
이것이 바로 네덜란드 위트레흐트에 있는 후브레시트 연구소(Hubrecht Institute)의 카에타노 플레귀쥐로스-만자노(Cayetano Pleguezuelos-Manzano)와 그의 동료들의 연구 방향이다.

이 미생물에 의한 감염이 DNA에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해, 먼저 페트리 접시에서 유사장기를 배양했다. 그런 다음 5개월 동안 소화 기관의 소형 복제물을 pks+E.coli에 반복적으로 노출시켰다. 치료 전후에, 그들은 유사장기 게놈시퀀싱(DNA 염기가 어떤 서열로 배열됐는지 분석하는 일) 을 했다. 박테리아 감염이 유전자 구성을 바꾸게 될까?

▲ 박테리아에 의해 생성된 독소 콜리박틴은 DNA의 변화를 유발할 수 있다. © Hubrecht Institute

특징적인 돌연변이 서명

실제로, 평가는 소장의 상피 세포가 무해한 대장균 세균으로 처리된 대조군 유사장기보다 2 배 많은 DNA 손상을 가짐을 밝혀냈다. 과학자들은 또한 콜리박틴 독소가 지문처럼 남겨둔 돌연변이 신호인 이 세포의 DNA에서 두 가지 특징적인 패턴을 확인했다.

구체적으로, 이것은 DNA 기반 아데닌이 DNA코드에서 다른 가능한 세 개의 염깃열 중의 한나와 교환하고 이 염기의 연속적인 복제본의 긴 부분에서 단일 아데닌의 손실이었다. 이 결과로부터, 연구자들은 콜리박틴 생성 박테리아가 장내 세포에서 질병을 일으킬 수 있는 돌연변이를 만들 수 있다고 결론지었다.

장 종양의 5 %에서

그러나 이러한 유전적 변화가 실제로 대장암 환자에서 점점 더 많이 발견될 수 있을까?
연구원들은 두 개의 독립적인 환자 그룹 샘플에서 이것을 조사했다. 전반적으로, 그들은 많은 장 종양을 포함해 다양한 유형의 암에서 5,876 종양의 게놈을 분석했다.

Pleguezuelos-Manzano의 동료 옌스 푸쉬호프(Jens Puschhof)는 "변이성 발자국은 장 종양의 5% 이상에서 명확하게 검출되었지만 다른 암의 0.1% 미만에서도 발견됐다"고 밝혔다. 특징적인 돌연변이 신호를 나타내는 다른 몇몇 종양은 또한 대장균과 관련된 암, 예를 들어 구강 또는 방광의 종양에 속한다. 푸쉬호프는 “대장균이 이 기관들을 감염시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.”고 설명한다.

"명확한 증거“

과학자들이 박테리아 독소와 암을 촉진시키는 유전자 변화 사이에 직접적인 연관성을 보여 준 것은 처음이다. ”담배나 UV 방사선과 같은 발암성 영향도 DNA에서 특정 돌연변이 패턴을 남긴다. 그러나 우리는 대장암 패턴의 경우에 우리 몸에 서식하는 박테리아로 거슬러 올라간 적이 이전에 없었다.“고 한스 클레버(연구 그룹 리더)가 말했다.

“이 연구는 일부 유형의 대장암 발병에서 pks+E.coli 박테리아의 인과적인 역할에 대한 명확한 증거를 제공하며, 많은 이전 연구와 함께 암 발육 과정에서 박테리아적 과정을 더 잘 이해할 뿐 아니라 예방 및 치료의 새로운 가능성을 열어 줄 것이다”고 하이델베르크에 있는 유럽 분자생물학 연구소(EMBL)의 게오르그 첼러(Georg Zeller)가 논평했다.

예방에 대한 새로운 접근

실제로 결과는 건강 관리에 직접적인 영향을 줄 수 있다. 모든 사람의 약 20%가 장에 유해한 대장균 박테리아가 있는 것으로 알려져 있다. 선별의 맥락에서 이들을 식별하면 미래에 위험 한 사람들을 식별하는 데 도움이 될 수 있다. 앞으로 암을 유발하는 세균은 항생제 혹은 다른 조치의 도움으로 표적화된 방식으로 제거될 수도 있다. 그러나 지금까지는 더 이상은 불가능했다.

새로운 발견은 또한 프로바이오틱스의 생산과 관련이 있다.
"유전자 원균이 E. coli를 함유하는 프로바이오틱스가 시판된다"고 클레버는 말했다.
“이 균주는 실험실에서 비판적으로 재평가되어야 한다. 프로바이오틱스로서 단기 증상을 완화시킬 수 있다. 그러나 치료 후 수십 년이 지나면 암으로 이어질 수 있다."

더 많은 연구가 필요

어떤 조건 하에서 콜리박틴을 생산하는 대장균이 대장암으로 이어지고 암 위험에 박테리아가 무슨 역할을 하는지 보여줄 추가 연구가 필요하다. 이유는, 이 박테리아를 가진 모든 사람들이 아프지는 않다. 뮌헨 공대의 에릭 틸레 오르베르그(Erik Thiele Orberg)가 언급한 것처럼 이 세균으로 식민지화된 모든 결장암 환자가 현재 게놈에서 확인된 돌연변이 신호를 가지고 있는 것은 아니다.

의사들은 “따라서 일부 환자에서 식민지가 어떻게 결장암으로 이어질 수 있으며 영향을 받는 사람들에게 어떤 유전적 또는 면역적 소인이 존재할 수 있는지 더 잘 이해할 필요가 있다”고 말했다.

Nature 2020
출처 : Nature Press / Cancer Research UK / Hubrecht Institute

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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