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비만은 건강에 여러 가지 나쁜 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

 

먼저 고혈압과 당뇨병 같은 대사질환이 첫 손가락에 꼽힌다. 유방암이나 대장암 같은 암도 주의해야 한다. 또 몸무게가 무겁다 보니 무릎 등 관절질환을 호소하는 이도 많다.

 

최근 연구에 따르면 비만한 사람은 치명적인 간암에 걸릴 새로운 위험이 있는 것으로 나타나 관심을 모은다.

 

호주 모나쉬대와 피터 맥칼럼 암센터 연구팀은 생명과학저널 ‘셀’(Cell)  온라인 25일자에 발표한 논문에서 비만과 간암의 새로운 연관성을 설명하고, 개발도상국에서 이 두 가지가 빠르게 늘고 있다고 지적했다.

 

 

전체 암의 40%가 비만과 관계가 있는 것으로 나타나 ‘비만 전염병’은 전세계에서 경계 대상이 되고 있다. 오른쪽에서부터 비만과 과체중 및 정상 체중 그림. 비만을 예방하려면 먼저 몸에 흡수되는 에너지 양을 줄이고, 흡수한 에너지는 운동을 통해 소진시켜야 한다.  Credit: Wikimedia Commons / Victovoi

 

전체 암의 40%가 비만과 관계가 있는 것으로 나타나 ‘비만 전염병’은 전세계에서 경계 대상이 되고 있다.

오른쪽에서부터 비만과 과체중 및 정상 체중 그림. 비만을 예방하려면 먼저 몸에 흡수되는 에너지 양을 줄이고,

흡수한 에너지는 운동을 통해 소진시켜야 한다. Credit: Wikimedia Commons / Victovoi

 

비만, 흡연 추월한 암 발병 최고 원인

 

지난 10년 간 비만은 전세계적으로 가장 큰 발암 원인으로 자리잡았다. 미국 질병관리본부(CDC)의 2017년도 보고에 따르면 지난 10년 간 발생한 암의 40%가 비만과 관련돼 있고, 암의 주요 원인으로 흡연을 추월한 것으로 나타났다.

 

여성들에게 비만은 자궁내막암과 유방암을 일으키는 주요 원인이며, 남성에게는 간세포암(HCC) 혹은 간암의 동인으로 지목됐다.

 

간암은 전세계에서 다섯 번째 흔한 암으로, 암 사망 순위 3위에 올라있다. 지난 20년 동안 간암 발생률은 미국에서 두 배, 호주에서 세 배로 늘었다. 문제는 ‘비만 전염병(obesity epidemic)’이 간암 증가의 30~40%를 차지한다는 점이다.

 

비알코올성 지방간 질환의 현미경 조직 사진. 흰색이 지방간 조직이다.  Credit: Wikimedia Commons / Nephron

 

비알코올성 지방간 질환의 현미경 조직 사진. 흰색이 지방간 조직이다. Credit: Wikimedia Commons / Nephron

 

간암을 앓고 있는 대부분의 비만자들은 암 발병 이전에 비알코올성 지방간 질환(NALFD)을 앓는 것으로 알려져 있다. 이어 비알코올성 지방간염(NASH)으로 악화되고, 이는 간경변과 간 기능부전으로 이어져 결국 몇몇 환자들에게서 간암이 발병하게 된다.

 

그러나 모나쉬대 생의학 발견 연구소 및 피터 맥칼럼 암센터의 토니 티거니스(Tony Tiganis) 교수팀 연구에 따르면, 비만자가 지방간염이나 간경변을 거치지 않고 간암이 발병할 수 있는 새로운 경로들이 있는 것으로 밝혀졌다.

 

지방간 비만자 검사용 바이오마커 개발 필요

 

유럽과 미국의 현재 가이드라인은 비만자의 간암 검사를 간경변이 있는 환자들에게만 제한하고 있다.

 

따라서 이번 발견은 선별 검사를 받지 않은 사람들 중에 잠재적으로 간암 발병 위험군이 있다는 것을 의미한다.

 

티거니스 교수는 “이번 연구는 비만환자들에 대한 현재의 간암 선별검사가 간암 위험군을 놓치고 있을 가능성

이 있다는 것을 보여준다”고 말하고, “지금까지 우리는 심각한 간 질환을 앓지 않았으면 간암이 생길 가능성이 적다고 믿어왔다”고 말했다.

 

연구를 수행한 호주 모나쉬대 토니 티거니스 교수. CREDIT: Monash University

 

연구를 수행한 호주 모나쉬대 토니 티거니스 교수. CREDIT: Monash University

 

그는 이 같은 기존의 가정이 뒤집어졌으므로 비만과 간암의 연관성을 더욱 잘 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 보고 있다.

 

티거니스 교수는 “비만자들이 지방간염이나 간경변을 앓지 않았어도 간암에 걸릴 위험이 있다면, 간세포암 발병 위험이 있는 비알코올성 지방간 환자들을 체크할 바이오마커 개발이 시급하다”고 제안했다.

 

가능한 예방 약제 있으나 적용 신중해야

이번 연구에는 모나쉬대 외과 웬디 브라운(Wendy Brown) 교수팀이 제공한 동물 모델과 인체 조직 생검이 사용됐다.

 

연구팀은 비만 생쥐에서 지방간염-간경변 대(對) 간암의 발병 경로에 대한 두 가지 분리된 분자 경로를 정의해 냈다. 이에 따라 비만자들에게 간경변이나 혹은 간암 발병 진행을 예방할 수 있는 의료개입의 길이 열렸다.

 

이번 연구에서 지방간 비만자에게 간암을 일으킬 수 있는 새 요인으로 밝혀진 STAT-3 전사인자 단백질 그림.   Credit: Wikimedia Commons / Peter Znamenskiy

 

이번 연구에서 지방간 비만자에게 간암을 일으킬 수 있는 새 요인으로 밝혀진 STAT-3 전사인자 단백질 그림.

Credit: Wikimedia Commons / Peter Znamenskiy

 

연구에 따르면 비만-지방간-간경변 과정은 STAT-1이라는 단백질이 촉발돼 진행되는 것이다. 그러나 지방간 없이도 간암이 발생한 쥐는 STAT-3라는 다른 단백질로 인해 암이 촉발됐다.

 

현재 시중에는 다른 질병 치료에 쓰기 위해 STAT-1과 STAT-3 경로를 타겟으로 한 승인된 약물이 나와 있다. 하지만 티거니스 교수는 이 약물이 비만자들의 간암 진행 예방에 유익한 효과를 나타낼 것이라고 가정하기는 아직 이르다고 경고했다.

 

한편 간암 치료와 관련해 현재 간암에 대한 표준 항암요법의 효과가 미흡한 점도 문제다. 대부분의 사례에서 생존율에 별 영향을 미치지 못한다는 것이다. 이 때문에 티거니스 교수는 표적 치료제 개발이 절실하다고 강조했다.

 

김병희 객원기자 hanbit7@gmail.com

저작권자 2018.10.26 ⓒ ScienceTimes

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분자 수준에서 개별 세포들의 차이를 나타내는 인체 간세포 지도가 처음으로 작성됐다.

 

간에 있는 각 세포들의 차이는 간 조직이나 종양 및 질환에서 중요한 영향을 끼칠 수 있는 것으로 알려져 있다. 때문에 새로운 간세포 지도는 간 질환의 연구와 진료에 혁신적인 도움을 줄 것으로 기대된다.

 

캐나다 토론토 종합병원 연구소 UHN 이식 프로그램 과학자인 소냐 맥펄랜드(Sonya MacParland) 박사와 이언 맥길브리(Ian McGilvray) 박사, 토론토대 세포 및 생체분자연구소 게리 베이더(Gary Bader) 박사는 사망한 기증자의 건강한 간조직에서 얻은 8444개의 개별 세포 분자 모습을 지도화해 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈'

(Nature Communications) 22일자에 발표했다.

 

논문 제1저자인 맥펄랜드 조교수(면역ᆞ실험의학 및 병원성 생물학)는 “지난 20년 동안 우리는 간을 개별 구성요소가 아닌 세포의 혼합체로만 보고 연구를 해 왔다. 그렇기에 간질환을 일으키는 세포들을 표적화하는 것은 어려운 작업이었다”라고 밝혔다.

 

처음으로 만들어진 분자수준 간세포 지도. 연구팀은 염증성 및 비염증성 기능을 가진 별개의 간 대식세포를 포함한 20개의 다른 세포집단을 발견했다.  Graphic: Adapted from MacParland et al., Nature Comms., 2018

처음으로 만들어진 분자수준 간세포 지도. 연구팀은 염증성 및 비염증성 기능을 가진 별개의 간 대식세포를 포함한 20개의 다른 세포집단을 발견했다. Graphic: Adapted from MacParland et al., Nature Comms., 2018

 

세포 유전자 발현 프로파일 조사 

 

연구팀은 세포 당 1500개의 활성 유전자를 가진 각 세포의 유전자 발현 프로파일을 조사해 20개의 서로 다른 세포군을 분류해 냈다. 이 세포군에는 간세포, 내피세포, 담관세포를 비롯해 B세포와 T세포, NK세포와 같은 다양한 면역세포 등이 포함된다.

 

연구팀은 “이번 연구는 간 면역생물학의 새로운 측면”이라고 밝히며 “이는 간세포의 새로운 특성 윤곽을 보여주는 단일 세포 해상도라 할 수 있다. 간의 포괄적인 모습을 보여주며, 특히 새로운 인체 간 면역 미세환경 지도를 제공한다”고 덧붙였다.

 

연구팀은 이번 연구 결과가 ‘인체 세포 아틀라스 프로젝트(Human Cell Atlas Project)’에서도 활용 가능하도록 할 예정이다.

 

이 프로젝트는 모든 인체 세포를 지도화해 연구자들이 유전적 변이가 질병과 건강에 미치는 영향을 이해하도록 돕는 개방된 국제 협동작업이다. 전 세계 누구에게나 열려있는 연구 자원으로서 새로운 치료법과 신약 개발을 위한 연구를 가속화하는데 도움을 주고 있다.

 

가로막 아래 우상복부에 위치한 간은 탄수화물과 단백질, 지방대사 및 호르몬 대사를 비롯한각종 대사작용과 해독 및 살균작용을 한다.  Credit : Wikimedia Commons/ Tvanbr

가로막 아래 우상복부에 위치한 간은 탄수화물과 단백질, 지방대사 및 호르몬 대사를 비롯한 각종 대사작용과 해독 및 살균작용을 한다. Credit : Wikimedia Commons/ Tvanbr

 

 

현재 시행되는 간 치료법 개선 필요”

 

수백 건의 간 이식과 간암 수술을 시행한 이언 맥길브리 외과 부교수 겸 UHN 이식 프로그램 연구책임자는 현재의 간질환 치료법을 개선할 필요가 있다고 생각했다. 그러나 이를 위해서는 가장 기본적인 단일세포 수준에서 간이 어떻게 기능하는지를 먼저 이해해야 했다.

 

맥길브리 박사는 “세포 간 차이는 매우 크다”고 설명하면서 “2018년 현재에도 간의 세포적 조망에 대해 아는 게 거의 없다는 건 놀라운 일”이라고 지적했다.

 

그는 “현재 많은 경우의 간 손상에서 택할 수 있는 유일한 방법은 간 이식”이라고 말했다. 이런 상황에서 간이 어떻게 발달하고 조직과 생물학적 시스템 안에서 어떻게 함께 작동하는지를 알게 되면 대안적 치료법과 이식 거부율 감소 및 재생의학적 해법을 찾을 수 있다는 것이 그의 설명이다.

 

간 질환이 점증하면서 대안적 접근법 개발도 시급해지고 있다. 비만자의 23% 정도는 염증성 지방간 발병 위험이 있는 것으로 추정된다. 또 세계적으로 7000만명 정도가 만성적인 C형 간염에 걸려있는 상태다.

 

 

간을 현미경적으로 해부한 모습. Credit : Wikimedia Commons/ Anatomy & Physiology, Connexions Web site. http://cnx.org/content/col11496/1.6/

 

간을 현미경적으로 해부한 모습. Credit : Wikimedia Commons/ Anatomy & Physiology, Connexions Web site. http://cnx.org/content/col11496/1.6/

 

인체 고형 장기에 대한 최초의 지도

 

연구팀은 간 지도를 만들기 위해서 몇 가지 문제를 극복해야 했다.

 

먼저, 프로젝트 팀에는 다양한 분야의 전문가 참여가 필요했다. 이식외과의사, 면역학자, 간 전문의, 컴퓨터 과학자와 유전체 연구자들이 최초의 고형 장기 지도를 개발하기 위해 여러 기관에서 모였다.

 

또 다른 문제는 신선한 간 조직을 구하는 일이었다. 이식을 위한 간 적출에 동의한 사망자로부터 윤리적 승인 아래 샘플을 구했다. 이는 생검(生檢) 샘플을 얻어서 간을 연구하는 기존의  표준방법과 달리 세계에서 유일한 일이었다.

 

세 번째 과제는 간조직으로부터 단일세포를 분리해 내는 작업.

 

간세포와 간에 있는 다른 세포들은 섬세해서 표준적인 조직 추출방법으로는 종종 생존하지 못 하는 수가 있다. 이 방법은 조직을 작은 조각으로 잘라서 분리하고 필터링 과정을 거치는데, 이 과정에서 자주 세포가 죽는다.

연구팀은 수년 동안의 이식과 시행착오 끝에 얻은 경험으로 효소 혼합물을 사용해 최선의 프로토콜을 얻을 수 있었다. 이 방법으로 연약한 세포 자체에는 해를 주지 않고 거미줄 같이 생긴 간의 연결조직에 부착된 세포들을 조심스레 떼어낼 수 있었다.

 

이렇게 해서 각 세포의 개별적인 분자 구성 연구가 가능하게 됐다. 이 단계는 한 세포에서의  작지만 중요한 변화가 어떻게 수많은 다른 세포들의 혼합체 안에서 질병 상태를 촉발하는지를 깊게 이해하는 절대적으로 필요한 사항이다.

 

연구팀은 최신 기술을 적용해 유전체학과 같은 분야의 예전 한계를 극복했다. 수많은 세포 종류를 ‘대량으로’ 동시에 분석했으나, 세포 간의 중요한 차이점을 간과하지 않고 다른 여러 데이터와 조화를 이루어 과업을 수행했다.

 

특히 복잡한 조직과 이질적인 세포 조합의 분석에 탁월한 10배속의 지노믹스 크로미엄(Genomics Chromium) 시스템을 갖춘 프린세스 마가렛 지노믹스 센터 연구진, 그리고 연구팀을 위해 최신 데이터 분석 파이프라인 및 커스텀 경로 분석 소프트웨어를 개발한 게리 베이더 박사의 도움이 컸다.

 

연구팀은 이를 통해 각 세포들의 분자적 및 유전적 기능과, 각 세포들이 전체 간 기능에 어떻게 기여하는가를 지도화할 수 있었다.

 

UHN(University Health Network)의 이식 프로그램(Transplant Program) 과학자인 소냐 맥펄랜드 박사와 이언 맥길브리 박사, 토론토대학의 게일 베이더 박사(왼쪽부터)는 분자 수준에서 인체 간세포 지도를 처음으로 완성했다.  Photo: UHN

 

UHN(University Health Network)의 이식 프로그램(Transplant Program) 과학자인 소냐 맥펄랜드 박사와 이언 맥길브리 박사, 토론토대학의 게일 베이더 박사(왼쪽부터)는 분자 수준에서 인체 간세포 지도를 처음으로 완성했다. Photo: UHN

 

간을 정상으로 되돌리는 방법은?”

 

맥길브리 박사는 “이번 연구 결과 간에 대해 예기치 않았던 매우 새로운 것들을 발견했다”고 말했다.

 

그는 “이 연구가 이루어지기 전까지는 간의 대식세포-외인성 물질을 파괴하고 면역반응을 조정하는 면역계의 ‘탱크’가 실제로 무엇인가에 대해 전혀 알려지지 않았다”며 “우리는 하나는 염증을 일으키고(pro-inflammatory) 다른 하나는 항염증작용(anti-inflammatory)을 하는 명백히 구별되는 두 가지 대식세포군이 간에 있다는 사실을 발견했다”고 밝혔다.

 

이 같은 새로운 발견은 의학자들에게 많은 도움이 될 전망이다.

 

예를 들면 ‘두 대립형 대식세포를 활용, 새로 이식된 기관이 인체 거부반응에 대한 저항성(tolerance)을 얻도록 하는 것’ 등이다.

 

앞으로 의사들은 장기이식자들을 위해 염증을 일으키는 세포들을 하향 조절하고 항염증세포는 상향 조절할 수 있게 된다. 이를 통해 새로 이식한 기관이 거부되지 않도록 하는 한편 많은 면역억제약물을 복용하지 않아도 될 것이라는 것이 맥길브리 박사의 설명이다.

 

한편 맥펄랜드 박사는 “새로운 간 지도가 정상 간에서 발견되는 더욱 많은 세포군에 대해 새로운 이해를 제공한다”고 덧붙였다.

 

그는 “지도가 점점 더 상세해질수록 정상 세포와 병든 세포를 더욱 잘 비교할 수 있을 것”이라며  “우리는 이제 간을 정상상태로 되돌리는 방법은 무엇인가에 대해 답할 수 있게 됐다”고 말했다.

 

김병희 객원기자다른 기사 보기hanbit7@gmail.com
저작권자 2018.10.23 ⓒ ScienceTimes

Posted by KNUFRIC

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