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- 황성 산소가 나쁜 것으로 알려졌지만 암세포와 싸우는데 도움돼.
- 종양 세포는 활성산소를 중화하는 항산화 물질을 생성하여 면역 세포의 공격을 막아낸다

암세포는 항산화 물질로 스스로를 보호한다

활성산소는 나쁜 것으로 알려져 있지만, 우리 몸의 면역 체계가 암세포와 싸우는 데 도움을 준다. 연구 결과에 따르면, 종양 세포는 활성산소를 중화하는 항산화 물질을 생성하여 면역 세포의 공격을 막아낸다. 그러나 이러한 항산화 물질의 생성을 억제하면 암세포가 면역 치료에 더 민감해진다. 이는 새로운 치료법 개발의 가능성을 열어준다.

활성산소라고도 불리는 반응성 산소종은 체내 다양한 ​​대사 과정뿐만 아니라 환경 오염 물질, 담배 연기, 햇빛과 같은 외부 요인에 의해서도 생성된다. 이러한 반응성이 높은 분자는 세포에 산화 스트레스를 유발한다. 최악의 경우, DNA를 손상시켜 암 발생을 촉진할 수도 있다. 비타민 C와 E, 그리고 다양한 식물성 화학물질을 포함한 항산화 물질은 활성산소를 중화시키기 때문에 일반적으로 건강에 유익한 것으로 여겨진다.

면역 체계를 돕는 활성산소

"활성산소는 나쁘고 항산화 물질은 좋다"는 기본적인 가정은 항상 옳은 것은 아니다. 영국 케임브리지 대학교의 알렉산더 웨솔로스키(Alexander Wesolowski)는 "우리는 활성산소를 단순히 유해한 대사 부산물로만 여기는 경향이 있다. 하지만 활성산소가 세포 내에서 중요한 기능을 하며 T 세포 활성화에 필수적이라는 사실을 점점 더 잘 이해하게 되었다"고 말했다. 활성산소가 없으면 T 세포는 비활성화되어 병원균이나 악성 세포와 싸울 수 없다.

그렇다면 이것이 암과 어떤 관련이 있을까? 이 질문에 답하기 위해 웨솔로스키 연구팀은 쥐에 암세포를 배양한 후 종양 주변의 체액을 분석했다. 그 결과, 이 체액에서 퍼옥시레독신 1(PRDX1)이라는 효소에 의해 강력한 항산화 효과가 나타나는 것을 발견했다. 종양 세포에서 생성되는 이 항산화제는 활성산소를 제거하여 T 세포의 활성화 신호를 차단한다.

항산화제가 T 세포 기능을 저해한다

연구진은 동일한 메커니즘이 인간에게도 적용되는지 알아보기 위해 다양한 인간 종양의 유전자 활동 및 단백질 생성에 대한 기존 연구 데이터를 추가로 분석했다. 실제로 인간의 암세포에서도 많은 세포가 항산화 효소인 PRDX1을 과다하게 생성했다.

연구진은 "종양은 T 세포가 활성산소에 의존하는 특성을 이용하여 항산화 효소를 분비함으로써 T 세포 매개 항종양 면역 반응을 억제한다"고 설명했다. 추가 연구를 통해 종양이 면역계의 공격에 반응하여 PRDX1 생성을 특이적으로 증가시키는 현상, 즉 면역편집(immunoediting)이 밝혀졌다.

웨솔로프스키 연구팀은 이러한 면역조절 작용이 종양의 면역항암제 내성에 기여할 가능성이 높다고 분석했다. 그러나 유전자 조작을 통해 종양의 PRDX1 생성 능력을 억제하자 면역 반응이 강화되었고, 종양의 성장 속도가 느려지거나 면역계에 의해 자연적으로 제거되는 경우도 나타났다. 또한, 기존에 면역항암제에 내성을 보였던 종양조차도 면역관문 억제제 치료에 반응했다.

새로운 치료 표적

웨솔로프스키의 동료인 라훌 로이초두리(Rahul Roychoudhuri)는 "우리는 암세포가 면역계를 무력화시키는 새로운 경로를 발견했다. 이 과정을 차단하면 일부 면역 치료에 반응하지 않던 종양이 갑자기 치료에 반응한다. 이는 이 신호 전달 경로가 치료적으로 표적화할 가치가 있음을 보여준다"고 말했다. 한 가지 가능성은 암세포의 PRDX1 활성을 약물로 차단하거나 종양에서 생성되는 항산화제를 중화시켜 T 세포가 다시 활성화되도록 하는 것이다.

"흥미로운 점은 우리가 이전에는 아무도 찾고 있지 않았던 표적 분자를 발견했다는 것이다"며, "이것이 당장 환자에게 사용할 수 있는 약물이 생긴다는 것을 의미하는 것은 아니지만, 우리가 추구할 수 있는 완전히 새로운 길을 열어준다. 새로운 표적 분자의 발견은 미래 치료법의 출발점이다"고 포틀랜드에 있는 오리건 보건과학대학교의 공동 저자 로버트 에일(Robert Eil)은 말했다.
출처: Alexander Wesolowski (University of Cambridge, UK) et al., Science, doi: 10.1126/science.adz8203

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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