암유전자의 기원…원시생물에도 암세포가 존재했다

종양은 소위 암 유전자에 의해 일어난다. 종양을 만들어내는 진화가 언제 시작되었는가는 독일의 플뢴(Plon)에 위치한 막스 플랑크 진화생물학 연구소(Max Planck Institute for Evolutionary Biology)의 과학자인 토미슬라브 도마제트-로소(Tomislav Domazet-Lošo)와 디트하트 타우츠(Diethard Tautz)의 관심사이며 몇 년 동안 연구되었다.

이들은 바이오-정보학적 방법과 자신들이 만든 데이터베이스를 이용해서 연구했다. 도마제트-로소는 “암유전자의 기원을 추적하는 과정에서 우리는 예상하지 않게 고대 동물그룹에서 발견을 이루게 되었다”고 설명했다. 그는 이번 연구의 저자 중 한 명으로 현재 자그레브의 루더 보스코비치 연구소(Ruder Bošković Institute)와 크로아티아 가톨릭 대학 (Catholic University of Croatia)에서 일하고 있다.

도마제트-로소는“우리의 데이터를 통해서 다세포 동물은 이미 인간에게서 암을 일으킬 수 있는 유전자를 갖고 있다고 예측했다”고 말했다. 지금까지 찾아야 하는 문제는 이들 동물이 실제로 종양을 앓고 있었다는 증거를 발견하는 것이다. 또한 단순한 동물에서 종양 형성 메커니즘을 분자수준에서 이해하는 것이다.

이번 연구는 독일 키엘 대학의 생물학 교수인 토마스 보쉬가 이끌었으며, 암의 근원에 대한 이해를 증진시킬 수 있는 결과를 발표했다. 보쉬는 수년 동안 계통발생적으로 가장 오래된 폴립 (polyp)인 히드라에서 조직성장의 조절과 줄기세포를 조사했다. 보쉬는 “우리는 산호와 매우 유사한 두 가지 다른 히드라 생물종에서 종양을 갖고 있는 폴립을 발견했다”고 밝혔다.

종양은 실제로 원시적이고 진화상 오래된 동물에서 존재했다는 점을 증명하고 있다. 이 연구팀은 또한 전체 신체중심축을 따라 종양의 세포발생 원인을 추적했다. 처음으로 연구팀은 성적 차이에 대해서 프로그램된 줄기세포와 거대한 양의 축적물이 프로그램된 세포 죽음에 의해서 자연적으로 제거되지 않는다는 것을 알게 되었다. 흥미롭게도 이러한 종양은 오직 암컷 히드라 폴립에 영향을 주며, 이것은 인간의 난소암과 유사하다는 것을 발견했다.

키엘 대학의 동물학 연구소에 재직 중이며 이번 연구의 공동저자인 알렉산더 클리모비치(Alexander Klimovich)는 “종양의 세부적인 분자 분석을 수행하면서 우리는 종양조직에서 급격하게 활성화되는 유전자를 발견했으며 프로그램된 세포 죽음을 정상적으로 막을 수 있는 유전자를 발견했다”고 설명했다.

그는 “비기능성 세포죽음의 메커니즘이 인간에게서 나타나는 많은 형태의 종양의 성장과 확산에 있어서 원인이 되기 때문에 인간의 암과의 매우 놀라운 유사성이 나타난다”고 말했다. 또 다른 발견은 종양세포가 침습적이라는 것이다. 만일 종양세포가 건강한 조직에 나타날 때 종양의 성장을 일으키게 된다. 결국 보쉬는 히드라 생물종에 대한 연구를 통해 “암세포의 침습적 성격은 또한 오래된 진화과정의 특징”이라는 결론에 이르게 되었다.

연구팀은 “원시 동물은 엄청난 양의 정보를 제공하며 이를 통해서 복잡한 암을 이해할 수 있게 한다. 우리의 연구는 또한 1970년대에 수행된 암과의 싸움에서 승리하지 못했다는 점을 보여주고 있다. 하지만 적의 근원을 아는 것은 최선의 방법으로 전투에서 승리하게 될 것”이라고 말했다.

한편 미국의 국립보건연구원은 물리과학-종양건강센터 네트워크 (Physical Science-Oncology Centers)를 시행하게 되었다. 이 네트워크는 새로운 이니셔티브로서 다양한 과학적 학제사이의 연관성을 찾는 것이다. 이론 물리학자이면서 대중적 과학저술가인 폴 데이비스(Paul Davis)는 “우리는 생물학적 역사의 맥락에서 암을 이해하게 될 것”이라고 말했다. <원문 바로가기>