[노벨상 시즌] 산소농도에 따른 세포 반응 연구, 왜 중요한가
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[노벨상 시즌] 산소농도에 따른 세포 반응 연구, 왜 중요한가
  • 정종오 기자
  • 승인 2019.10.07 20:40
  • 댓글 0
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이대호 서울아산병원 교수 "저산소 상태에서 암세포가 어떻게 반응하는지 알아냈다"
제갈동욱 서울성모병원 교수 “난치병 질환 치료에 새로운 길 제시”
산소 감지에 대한 세포 반응은 생리학(신진대사, 면역 반응, 운동 적응 능력 등)에서 매우 중요하다. 빈혈, 암, 기타 질병 치료를 위해 산소 조절을 억제하고 활성화해 새로운 약물을 개발할 수 있다.[사진=노벨위원회]
산소 감지에 대한 세포 반응은 생리학(신진대사, 면역 반응, 운동 적응 능력 등)에서 매우 중요하다. 빈혈, 암, 기타 질병 치료를 위해 산소 조절을 억제하고 활성화해 새로운 약물을 개발할 수 있다.[사진=노벨위원회]

2019년 노벨생리의학상은 세포의 산소 활용 기전을 밝힌 연구자에게 돌아갔다. 세포 내에 산소를 인지하는 분자인 HIF-1a를 발견한 서멘자 존스홉킨스대 교수, EPO(erythropoietin, 적혈구 생성 촉진 인자) 역할을 규명한 랫클리프 옥스퍼드대 교수, HIF-1을 분해하는 VHL(von Hippel-Lindau, 본히펠린다우 증후군) 기전을 규명한 케일린 하버드대 교수 등 3명이다.

산소는 세포 내에서 영양소를 에너지로 변화하는 데 꼭 필요하다. 산소는 열, 새로운 세포 생산, 배아 성장과 연관돼 있다. 환경 변화에 따른 세포의 산소요구도가 변화하는데 올해 노벨생리의학상 수상자들은 세포가 이에 적응하는 기전을 규명했다.

일시적으로 산소요구도가 변화하면 이에 적응하는 기전이 필요하다. 고산지대, 빈혈 같은 저산소 상황의 경우 전신적, 국소적으로 저산소증에 빠진다. 이러한 경우 HIF-1a 분자가 각종 유전자 내에 스위치 역할을 하는 에이치알이(HRE, hypoxia response element)에 영향을 미친다.

300여개에 달하는 유전자에 영향을 미친다. 이 중 혈관생성촉진인자(VEGF), 에리스로포이에틴(Erythropoietin) 유전자와 해당 기전(gylcolysis metabolism), 혐기성 대사(anaerobic metabolism) 연관 유전자가 영향을 받는다. 이러한 유전자는 적혈구 생산 촉진, 대사 변화, 혈관 생성 촉진 등을 유도한다.

저산소 상황에서 에리스로포이에틴(erythropoietin)이 신장에서 분비돼 적혈구 조혈이 촉진된다. 이 분자는 빈혈치료제로 만들어져 빈혈 환자, 특히 신장병으로 고통받는 환자에서 빈혈치료제로 사용된다.

암세포는 저산소 상황에서도 성장한다. HIF-1a가 작용해 암세포가 저산소 상황에서 적응해 성장하도록 한다. 특히 저산소 상황에서 발현되는 혈관생성촉진인자(VEGF)는 암의 성장과 밀접한 연관이 있다. 이 분자는 표적 항암제의 표적 대상이다.

제갈동욱 서울성모병원 교수는 “HIF-1a 유전자는 빈혈, 감염, 상처 치료, 심근경색, 종양, 뇌졸중과 연관돼 있어 이러한 질환 치료제 개발에 크게 이바지했다”고 설명했다.

이대호 서울아산병원 종양내과 교수는 “세 명의 올해 노벨생리의학상 수상자는 신체 내 세포가 산소 공급의 변화에 어떻게 적응하는지를 뒷받침하는 분자 매커니즘을 규명했다”고 설명했다. 특히 암 연구에 새로운 길을 열어줄 것으로 기대했다.

이 교수는 “종양(암덩어리)은 크기가 점점 커지면서 저산소증에 빠진다”며 “이들은 저산소 상태에서 암세포가 어떻게 반응하는지를  알아냈다”고 말했다. 종양세포는 산소가 없는 상태가 되면 치료에 저항성을 가진다.

항암치료나 방사선 치료를 할 때 암은 이미 저산소 상태에 빠져 있는데 왜 치료제가 잘 안 듣는지, 약제가 효과가 없는지, 항암치료제가 왜 안 듣는지, 앞으로 어떻게 개선할지, 어떻게 치료 효과를 향상할지에 대한 큰 해답을 제시했다는 것이다.

한 마디로 이번 노벨생리의학상 연구 성과는 산소 감지에 대한 세포 반응을 규명했다는 데 있다. 이는 생리학(신진대사, 면역 반응, 운동 적응 능력 등)에서 매우 중요하다. 빈혈, 암, 기타 질병 치료를 위해 산소 조절을 억제하고 활성화해 새로운 약물을 개발할 수 있기 때문이다.

한편 이번에 노벨생리의학상은 받은 윌리엄 케일린 교수는 오는 11월 7~ 8일 동안 서울 드래곤 시티 호텔에서 열리는 대한종양내과학회 추계 학술대회에 연사로 참석할 예정이다.

 

정종오 기자  science@greened.kr

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