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산소 부족시 암세포 키우는 유전자 규명…"치료제 개발길 열어"(종합)

산소 부족시 암세포 키우는 유전자 규명…"치료제 개발길 열어"(종합)

  • 온라인 뉴스팀
  • 승인 2019.10.08 08:28
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[온라인 뉴스팀] 올해 노벨 생리의학상은 체내 산소의 양 변화로 세포에 영향을 미치는 유전자를 규명한 3인에게 돌아갔다. 이들 연구는 산소와 연관된 빈혈이나 암 그리고 다른 질병들을 치료할 수 있는 길을 열었다는 데 의미가 있다.

7일(현지시간) 스웨덴 카롤린스카의대 노벨위원회는 윌리엄 케일린 주니어(62)와 피터 래트클리프 경(65), 그레그 세먼자(63) 등 3명을 수상자로 선정했다고 발표했다. 케일린과 세먼자는 미국에서 태어났고, 래트클리프는 영국 태생이다.

산소는 세포가 살아가는데 매우 중요한 요소다. 산소의 양과 가장 많은 연관성을 갖는 질환으론 대표적으로 빈혈과 암 등이 꼽히는데, 이번 수상자들은 이러한 질환과 연관된 핵심 유전자 단백질 'HIF'(저산소 유발인자) 등의 역할을 규명했다.

빈혈은 저산소증으로 발생하는 질환이다. 산소가 부족하면 인체는 호르몬 적혈구 생성인자(EPO)를 발생시켜 산소를 운반하는 적혈구를 증가시킨다. 이미 20세기 초에 잘 알려진 내용이지만 이 과정이 어떻게 산소에 의해 제어되는 지는 늘 의문이었다.

수상자 세먼자는 EPO가 산소량 수준에 따라 어떻게 조절되는 지를 연구했다. 피터 랫클리프도 산소에 의존적인 EPO 유전자의 조절을 연구했다.

세먼자는 디엔에이(DNA)에 결합하는 단백질 복합체 HIF를 발견했다. HIF는 HIF-1a와 ARNT로 명명된 전사인자 2개의 결합 단백질로 구성된 전사인자다.

산소량이 많을 때는 세포에 HIF-1a가 거의 없지만 산소량이 적을 땐 HIF-1a가 증가했다. 산소가 부족하면 세포가 죽을 수 밖에 없지만 HIF-1a가 많아지면서 세포를 살리는 작용을 한다.

이는 HIF-1a가 필요한 산소를 얻기 위해 적혈구 생성을 늘리거나 새로운 혈관을 만들기 때문이다. 적혈구가 늘면 산소가 많아져 많은 세포들이 살 수 있다. 또 빠른 분열로 점점 산소가 고갈되는 암세포는 새로운 혈관을 통해 산소와 영양분을 공급받을 수 있다.

따라서 HIF 억제를 통한 암 치료에 대한 기대도 생기게 됐다. 케일린은 HIF-1a를 분해하는 폰 힙펠-린도우병(VHL) 작용기전을 규명했다.

유전자 'HIF-1a'와 'VHL' 작용기전. © 뉴스1

케일린은 VHL 유전자가 암을 막는 단백질로 변할 수 있음을 발견했다. 동시에 케일린과 래트클리프는 이러한 VHL과 HIF-1a의 상호작용을 규명했다. 정상 산소 수준에서 HIF-1a의 2개 부위에 화학 작용기인 히드록시기(Hydroxyl groups)가 붙으면 VHL에 의해 HIF-1a가 분해된다는 메커니즘이다.

즉, 이들 수상자 3인의 연구로 산소량에 따른 세포의 작용과 질병으로 전환되는 것을 막을 수 있는 원리 등이 밝혀진 것이다.

제갈동욱 서울성모병원 진단검사의학과 교수는 "HIF-1a 유전자는 빈혈과 종양, 감염, 상처치료, 심근경색, 뇌졸중 등과 연관돼 있다"며 "이번 수상은 관련 질환에 대한 치료제 개발에 큰 기여를 했다"고 말했다.

한편 케일린은 미국 뉴욕에서 태어나 듀크대 메디컬스쿨을 나와 존스홉킨스대학에서 수련의를 거쳤다. 2002년부터 하버드대 메디컬스쿨 교수로 재직 중이다.

세먼자는 뉴욕 출신으로 하버드대 생물학과를 졸업한 뒤 펜실베이니아대학(유펜)에서 약학박사 학위를 취득했다. 이후 존스홉킨스대학 약학대 교수로 재직 중이며, 이 대학 셀 엔지니어링연구소 소장을 맡고 있다.

래트클리프는 영국 랜커셔 출신으로 캠임브리지대학에서 약학을 전공한 후 지난 1996년부터 옥스퍼드대학 교수로 재직하고 있다.


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