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예상보다 오랫동안 세포와 조직에 지속되고 축적돼
나노 플라스틱 입자는 암세포에서 세포 이동을 촉진해 전이 형성을 촉진한다.

우리 세포는 나노플라스틱을 “물려받는다”
플라스틱 입자는 세포 분열 중에 전달되어 전이를 촉진할 수 있다.

숨겨진 위험:
우리 세포는 세포 분열 중에 섭취한 나노플라스틱을 딸세포에 전달한다. 이러한 "상속"으로 인해 플라스틱 입자가 예상보다 오랫동안 세포와 조직에 지속되고 축적될 수 있다. 암세포에서 플라스틱 입자는 세포 이동을 촉진하여 전이 형성을 촉진할 수 있다. 연구자들은 이에 대한 추가 조사가 현재 시급히 필요하다고 강조한다. 

▲ 결과 요약: 나노플라스틱은 세포에 활발히 흡수되어 리소좀에 축적된다(왼쪽). 이는 세포 분열 중에 전달되어 암세포의 이동을 촉진한다(오른쪽). © Brynzak-Schreiber et al./ Chemospheres, CC-by 4.0

미세플라스틱은 우리 체내를 포함해 어디에나 있다. 작은 플라스틱 입자는 우리가 숨쉬는 공기, 우리가 먹는 식수, 우리가 먹는 음식을 통해 우리 몸에 들어간다. 미세플라스틱과 나노플라스틱은 뇌와 기타 기관에서도 검출되었다. 크기가 1마이크로미터 미만인 작은 나노플라스틱은 세포 안으로 침투할 수 있다. 그러나 이로 인한 결과는 아직 잘 알려져 있지 않다. 우리 세포의 나노플라스틱에 어떤 일이 일어나는지도 불분명하다.

투과시험에서의 나노플라스틱

비엔나 대학의 Ekaterina Brynzak-Schreiber와 그녀의 동료들의 연구는 이제 초기 답변을 제공합니다. 그들은 대장암 세포가 폴리스티렌으로 만들어진 마이크로 및 나노플라스틱 비드를 흡수하는지와 어떻게 흡수하는지, 그리고 그 후 나노플라스틱에는 어떤 일이 일어나는지 조사했다. “우리는 이러한 암세포가 장 장벽을 극복하고 유기체 전체로 퍼질 필요 없이 플라스틱 입자에 직접 노출되기 때문에 이러한 암세포에 나노플라스틱이 축적되는 데 초점을 맞췄다”고 연구팀은 설명했다.

실험을 위해 연구진은 단층 및 구형 세포 배양물을 직경이 0.25~10마이크로미터 사이인 다양한 용량의 플라스틱 입자에 노출 시켰다. 그런 다음 형광 마커를 사용하여 나노플라스틱이 세포에 흡수되었는지와 방법, 그리고 후속 세포 분열 중에 나노플라스틱에 어떤 일이 일어났는지 관찰했다.

▲ 착색된 형광은 세포 분열 전, 도중, 후에 인간 대장암 세포에 나노플라스틱 입자가 존재함을 보여준다. © Brynzak-Schreiber et al./Chemospheres, CC-by 4.

삼켜서 농축됨

10마이크로미터 크기의 더 큰 입자는 주로 세포 외부에 남아 있는 반면, 나노플라스틱은 모든 세포주에 흡수되는 것으로 나타났다. Brynzak-Schreiber와 동료들은 "0.25 마이크로미터 크기의 입자는 단 6시간 만에 테스트된 모든 세포주에 존재한 반면, 1 마이크로미터 크기의 플라스틱 입자는 약 24시간이 걸렸다"고 보고했다. 하루가 지난 후, 세포의 89.5%에는 적어도 하나의 나노플라스틱 입자가 포함됐으며, 일부 세포에는 여러 개의 나노플라스틱 입자가 포함되기도 했다.

더 면밀한 분석을 통해 나노플라스틱은 활성 메커니즘을 통해 세포 안으로 들어가는 것으로 나타났다. 나노플라스틱은 세포막에 있는 작은 소포를 통해 세포 내부로 운반된다. 그곳에서 시간이 지남에 따라 리소좀(실제로 세포 폐기물 처리를 담당하는 플레이어)에 축적된다. “그러나 우리는 플라스틱 입자가 제거된 징후를 전혀 관찰하지 못했다”고 팀은 보고했다. 생물학적 세포 폐기물과 달리 나노플라스틱은 우리 세포에서 분해되지 않았다.

딸세포에 전달됨

이것이 전부가 아니다. 연구진이 관찰한 바와 같이, 나노플라스틱은 세포 분열 중에 딸세포에도 "상속"된다. 이는 세포가 세포 분열 중에 흡수한 플라스틱 입자를 배설하지 않고 오히려 자손에게 전달한다는 것을 의미한다. 그러나 세포 분열 자체는 이로 인해 방해받지 않는 것으로 보인다. “우리가 아는 한, 우리는 세포 분열 중에 섭취된 입자의 운명을 최초로 문서화한 것이다”고 팀은 썼다.

이는 나노플라스틱이 일단 흡수되면 세포 분열을 통해 재생되고 성장하는 경우에도 조직과 세포에 남아 있다는 것을 의미한다. 따라서 플라스틱 입자는 이전에 가정했던 것보다 인체에 더 오래 머물 수 있으며 조직에 축적될 수 있다. “따라서 조사된 입자는 EU 화학물질 규정 REACH에 따라 우려 물질로 분류되는 세 가지 독성학적 특성 중 두 가지를 충족한다”고 수석 저자인 비엔나 의과 대학의 Lukas Kenner는 설명했다.

나노플라스틱은 암세포를 더 움직이게 만든다.

또한 연구팀은 나노플라스틱이 암세포의 행동을 변화시켜 암세포를 더욱 '방황'하게 만들 수 있다는 증거도 발견했다. 이전 연구에서는 섭취된 나노플라스틱이 세포의 세포골격을 재구성하여 잠재적으로 세포의 유연성과 움직임에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이것이 바로 Brynzak-Schreiber와 그녀의 팀이 0.25와 1마이크로미터 크기의 플라스틱 입자를 사용하여 또 다른 실험을 통해 이것을 테스트한 이유다.

실제로 "단 12시간 후에 두 입자 크기 모두에 효과가 나타났다"고 팀은 보고했다. 특히 작은 나노플라스틱은 암세포의 이동을 크게 증가시켰지만, 이 효과는 입자가 클수록 약해졌다. Brynzak-Schreiber와 그녀의 동료들은 “이는 마이크로 및 나노 플라스틱의 크기 의존적 효과를 확인하고 전이 촉진 효과가 있을 수 있음을 시사한다”고 말했다. 따라서 세포내 나노플라스틱에 노출되면 암 종양의 확산을 촉진할 수도 있다.

“암 확산의 숨겨진 촉매제”

연구원들에 따르면, 이러한 결과는 긴급하게 추가 조사를 시작할 만큼 충격적이다. “우리의 관찰은 암 확산의 숨겨진 촉매제 역할을 하는 마이크로 및 나노 입자의 잠재력을 강조한다”고 그들은 썼다. 따라서 세포에 흡수된 나노플라스틱은 종양의 확산을 촉진하여 전이를 촉진할 수 있다. 과학자들에 따르면, 이는 이전에 거의 조사되지 않았던 중대한 위험에 대한 새로운 시각을 제시한다.

Kenner는 “환경에 플라스틱이 어디에나 존재하고 인간이 가장 작은 플라스틱 입자에도 지속적으로 노출된다는 점을 배경으로 특히 장기적인 영향을 조사하기 위한 추가 연구가 시급히 필요하다”며 “나노플라스틱이 만성 독성을 유발한다고 가정할 수 있다”고 말했다.
(Chemospheres, 2024; doi: 10.1016/j.chemosphere.2024.141463)
출처: 비엔나 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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