국내 연구진이 암세포 주변 지방세포를 암 성장의 조력자로 변화시키는 핵심 단백질을 규명하며, 기존 항암제의 치료 효과를 높일 수 있는 새로운 치료 전략을 제시했다. 이번 연구는 암세포뿐 아니라 암을 둘러싼 미세환경까지 동시에 겨냥하는 차세대 항암 치료 개발 가능성을 보여준 성과로 평가된다.
울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 강병헌 교수 연구팀은 국립암센터 공선영 교수팀과의 공동연구를 통해 세포 내 미토콘드리아 단백질인 TRAP1이 정상 지방세포를 암 연관 지방세포(CAA, Cancer-Associated Adipocyte)로 변화시키는 핵심 조절 인자라는 사실을 밝혀냈다고 4일 발표했다.
암 연관 지방세포는 암세포 주변에서 염증성 물질과 다양한 단백질을 분비해 암세포의 성장과 생존을 돕고, 항암제에 대한 내성을 높이는 것으로 알려져 있다. 그러나 정상 지방세포가 이러한 암 연관 지방세포로 변화하는 과정은 그동안 명확히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 TRAP1이 미토콘드리아의 에너지 생산을 유지해 mTOR-PPARγ 신호전달 경로가 지속적으로 활성화되도록 만들고, 에너지 부족 시 이를 억제하는 AMPK의 작동을 차단한다는 사실을 확인했다. 이 과정이 정상 지방세포를 암을 돕는 지방세포로 변화시키는 핵심 기전으로 작용했다.
실제 유방암 환자 31명의 종양 주변 지방조직을 분석한 결과, TRAP1 발현량은 정상 지방조직보다 약 3배(3.03배) 높게 나타났다.
동물실험에서도 의미 있는 결과가 확인됐다. 연구팀이 유전자 조작을 통해 쥐의 TRAP1을 제거하자 지방세포의 미토콘드리아 기능이 감소하면서 암 연관 지방세포로의 전환이 억제됐고, 종양 무게는 최대 56% 감소했다.
특히 기존 항암제와 병용했을 때 치료 효과는 더욱 향상됐다. 주사형 TRAP1 억제제 후보물질인 가미트리닙(Gamitrinib)을 시스플라틴과 함께 투여한 실험에서는 종양 무게가 최대 76% 감소했으며, 경구용으로 개발 중인 TRAP1 억제제 역시 뚜렷한 독성 없이 시스플라틴과 파클리탁셀의 항암 효과를 높인 것으로 나타났다.
공선영 국립암센터 교수는 "유방암 주변 지방세포가 항암제 내성에 미치는 역할을 규명한 연구"라며 "기존 항암치료에 반응이 낮은 환자는 물론 난소암, 췌장암, 전립선암처럼 지방조직과 인접한 다른 암종에도 적용할 수 있도록 TRAP1 억제제의 임상 가능성을 검증하는 후속 연구가 필요하다"고 밝혔다.
강병헌 UNIST 교수는 "이번 연구는 암세포뿐 아니라 암을 둘러싼 정상 지방세포의 미토콘드리아까지 함께 조절하면 항암 효과를 높일 수 있다는 점을 보여준다"며 "암세포와 종양 미세환경을 동시에 표적으로 하는 차세대 항암제 개발에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다"고 말했다.
한편 강 교수 연구팀은 이번 연구 성과를 UNIST 교원창업기업인 스마틴바이오에 기술이전해 후속 항암 신약 개발을 진행하고 있다.
이번 연구 결과는 국제학술지 'Signal Transduction and Targeted Therapy'에 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단과 국립암센터, 국가신약개발재단의 지원을 받아 수행됐다.