대장암 세포에서 분자 아킬레스건 발견

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-09-09 22:23:41
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* 암 연구의 핵심 질문, '악성 종양은 계속 성장하는 데 필요한 에너지를 어디에서 얻을까?'
* 효소, 암세포에 대한 에너지 공급을 차단하기 시작해 암세포의 성장을 늦출 수 있는 곳
* 결장암 세포의 지질 대사 차이를 문서화하는 데 처음으로 성공

대장암 세포에서 분자 아킬레스건 발견 - 새로운 치료법에 대한 접근
뮌헨 공과 대학의 Klinikum rechts der Isar


Universitätsklinikum rechts der Isar의 뮌헨 공과 대학(TUM)과 프라이징 소재 ZIEL(식품 및 건강 연구소)의 전문가들이 결장암 세포의 지질 대사 차이를 문서화하는 데 처음으로 성공했다. 

▲ 그림 1. 리피돔 분석에 대한 연구 설계 및 세부 정보. 발견 코호트 I(CI, n = 106)을 사용하여 CRC에 특이적인 지질 종 서명을 식별하고 개발했으며, 이는 검증 코호트 CII(n = 28) 및 CIII(n = 20)에서 예측을 위해 검증 및 사용됐다. 종양 마우스 모델에서 예후, 임상 및 분자 데이터 및 진화적 보존과의 연관성을 추가로 평가했다. (출처: 관련 논문 The Colorectal Cancer Lipidome: Identification of a Robust Tumor-Specific Lipid Species Signature , Gastroenterology)

악성 종양은 계속 성장하는 데 필요한 에너지를 어디에서 얻을까?
이것이 암 연구의 핵심 질문이다. 이유는 에너지의 원천을 알고 있다면 종양의 공급을 차단할 수 있다. 말하자면 종양을 "굶주리게" 할 수 있다.

뮌헨 공과 대학(TUM)의 연구원과 의사들은 최근 대학 동료들과 협력하여 Isar 오른쪽에 있는 대학 클리닉과 프라이징에 있는 ZIEL(식품 및 건강 연구소)에서 이에 대한 기반을 마련했다. Regensburg, Dresden, Leiden(네덜란드) 및 New York Weill Cornell College이 협력한 연구다.

외과 클리닉의 생물학자이자 대학 클리닉의 폴리클리닉의 클라우스-페터 얀센(Klaus-Peter Janssen) 교수의 말처럼 장 점막의 건강한 세포와 ​​결장암 세포의 지질 대사가 "근본적으로 다르다"는 증거를 처음으로 제공했다. "이것은 종양의 변경된 대사를 다루는 새로운 암 치료 옵션을 초래할 수 있다" 그들의 연구 결과는 전문 저널 "Gastroenterology"("대장직장암 리피돔 - 강력한 종양 특이적 지질 종 특징의 식별")에 게재되었다.

"일부 측정은 이미 건강한 세포와 ​​암세포의 지방 대사가 크게 다르다는 것을 나타낸다"고 Janssen은 설명했다. 그러나 이 작업의 결과는 매우 일관성이 없었다. 일부 연구는 그러한 차이를 보이는 반면 다른 연구는 반대 결과를 보였다. Janssen은 "이 질문은 지금까지 매우 논란의 여지가 있었다"고 확인했다.

명확성을 기하기 위해 Klinikum rechts der Isar의 외과 의사는 총 144명의 결장암 환자로부터 외과적으로 제거된 종양에서 조직 샘플을 채취했다. 절차 전에 영향을 받은 사람들은 과학적 목적으로 샘플을 사용하는 것을 허가했다.

"환자들의 지원이 없었다면 이 작업은 불가능했을 것"이라고 Janssen은 강조했다. 조직 샘플은 현장에서 즉시 처리된 다음 Freising의 ZIEL과 Regensburg University Clinic에서 "질량 분석기"를 사용해 분석됐다. 이것은 특별한 준비 후에 조직에 있는 특정 분자의 유형과 질량을 정량적으로 결정할 수 있는 생화학적 과정이다. 이 경우에는 약 200가지 다른 지질이 있다.

측정 결과가 우연이 아니라 재현 가능하다는 것을 증명하기 위해 환자를 두 그룹("코호트")으로 할당하고 채취한 조직 샘플을 별도로 분석하여 결과를 서로 비교했다. 또한 드레스덴 대학에서 독립적으로 검사를 받은 20명의 결장암 환자로 구성된 다른 그룹의 조직 샘플 분석을 비교했다.

"지문"처럼 : 결장암 세포의 특정 지질 특징

세 집단 모두의 연구원들은 "결장암 세포가 실제로 특정한 지질 특징을 가지고 있다"고 Janssen은 말했다. 암세포를 정상 세포와 확실하게 구별한다. 이 사인은 또한 예후적 의미가 있으므로 질병의 경과에 대한 진술을 할 수 있다.“

세포 내 지질의 총체인 "리피돔(lipidome)"의 변화는 주로 스핑고지질(sphingolipids)과 글리세로지질(glycerolipids)에 영향을 미쳤다. 이러한 차이는 게놈 수준에도 반영되었다. 연구자들은 다양한 효소의 청사진을 제공하는 특정 유전자의 활성도 크게 변경되었음을 입증할 수 있었다.

효소는 무엇보다도 지질과 같은 대사 산물의 생산에 중요한 기능성 단백질이다.
이것이 바로 암세포에 대한 에너지 공급을 차단하기 시작해 암세포의 성장을 늦출 수 있는 곳이다. 약물로 암을 굶기기 위해 개별 효소를 특이적으로 활성화하거나 억제하는 활성 성분을 찾음으로써 말이다.

연구자와 의사의 긴밀한 협력이 중요

지질 특징의 차이에 대한 논란의 여지가 있는 문제의 돌파구는 Isar University Clinic의 연구원 및 의료 전문가의 긴밀한 협력과 공간적 근접성뿐 아니라 바이헨스테판(Weihenstephan)에 있는 TUM의 동료들과의 협력이었다.

이 형태에서는 거의 발견되지 않는다. 여기서 특히 중요했다. "조직 샘플의 지질은 특히 민감한 분자이며, 그중 일부는 빠르게 변하고 쉽게 분해되기 때문"이라고 Janssen은 설명한다.
따라서 제거된 종양 조직을 충격 냉동하지 않고 제거 직후 적절히 처리하여 보관하면 특히 민감한 지질 중 일부가 이미 파괴되어 분석 결과가 위조된다.

바로 이것이 이전 연구의 불일치에 대한 이유일 수 있다.
이러한 긴밀한 협력이 모든 곳에서 보장되는 것은 아니다. 현재 작업에서 Janssen과 그의 동료들은 최적이 아닌 조건에서 장기간에 걸쳐 조직 샘플을 저장하면 지질 패턴이 변화한다는 것을 분명히 입증할 수 있었다. 그들은 일부 지질이 조직 샘플에서 안정적으로 유지되어 "바이오마커"로 적합하다는 것을 보여줄 수 있었고, 반면에 다른 지질은 빠르게 분해되어 수술 후 1시간 만에 완전히 변화하는 경우도 있었다.

키워드 "lipidomics" - 새로운 연구 분야

건강한 세포와 ​​병든 세포의 신진대사는 다르며, 이에 따라 당, 단백질, 지질, 즉 지방 유사 분자와 같은 분자의 유형과 양도 다르다. 지질은 세포에서 에너지를 생성하고 저장하는 데 중요하지만 세포막의 중심 구성 요소 또는 신호 분자로도 사용된다. "세포에 있는 모든 지질의 총체를 지질종이라고 한다"고 Klaus-Peter Janssen 교수는 설명한다. "Lipidomics"는 "완전히 새로운 연구 분야"라는 용어에서 파생되었다. 목적은 서로 다른 세포의 "지질종"을 서로 비교하고 차이점과 변화로부터 결론을 도출하는 것이다.

예를 들어, 결장암 세포의 지질 패턴은 장 점막에 있는 건강한 세포의 지질 패턴과 어떻게 다를까? 암세포의 전형적인 변화가 있을까? 그리고 이 지식을 사용해 새로운 활성 성분을 구체적으로 개발할 수 있을까?

"Lipidomics"는 더 잘 알려진 "Metabolomics"의 일부다.
이 주제 영역은 "대사체"인 세포의 모든 대사 산물을 포함한다. 지금까지 많은 작업 그룹의 초점은 대부분 분석하기 쉬운 당, 핵산(DNA, RNA) 및 단백질이었다. 지질은 더 민감할 뿐만 아니라 Janssen은 "오랫동안 일반적인 방법으로도 측정하기 어렵고 측정하기 매우 어려웠다. 그게 먼저 변한 이후에야 센터로 옮겼다"고 말했다
(Gastroenterology, 2021; doi: 10.1053 / j.gastro.2021.05.009)
출처: 뮌헨 공과 대학의 Klinikum rechts der Isar

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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