노화와 암은 연관성이 있지만, 그동안 과학자들은 명확한 이유를 규명하지 못했다. 미 사우스캐롤라이나 의대 연구진들은 염색체를 사용해 이 문제의 해답을 찾았다.
노화와 암의 연관성
암은 연령과 성별, 인종에 따라 다른 영향을 미칠 수 있지만, 특히 노년층에서 주로 발병한다. 사람들은 나이를 먹을수록 세포 퇴화, 흉선 수축, 면역체계 반응의 지연 등 체내에서 수많은 화학적, 물리적 변화 과정이 발생한다.
사우스캐롤라이나 대학 연구진은 비정상적인 세포 성장에 영향을 미치는 노화를 조사, 텔로미어라는 염색체도 연구했다. 텔로미어는 인간의 모든 세포에서 가장 중요한 부분으로 DNA를 보호하는 기능을 한다. 만약 텔로미어가 없다면, DNA는 세포의 기능 부전을 유발할 수 있는 손상을 입게 된다.
세포가 증식하기 위해 분화할 때, DNA는 복제본에도 온전히 유지되지만 텔로미어는 짧아진다. 여러 번의 세포 분화 후 텔로미어는 기능을 할 수 없을 정도로 짧아지고, 그 결과 세포는 노화해 제대로 기능할 수 없게 된다. 과학자들이 각 세포의 분자마다 노화 시계를 표시하는 이유이기도 하다.
"텔로미어는 세포의 생물학적 시계와 같다. 암의 경우 이런 생물학적 시계가 고장 난 것이다"고 이번 연구의 선임 저자인 베심 오그렛멘 박사는 설명했다.
오그렛멘 박사는 염색체와 텔로미어를 조사한 후, 세포 노화 혹은 세포사의 결정인자 단백질 p16을 발견했다. P16 단백질은 세포가 노화나 화학요법에 의해 손상될 때 결정을 내릴 수 있다. 텔로미어가 파괴됐을 때 이 단백질이 세포사를 억제하는 역할을 한다는 사실도 확인했다. 과거 과학자들은 여러 암 유형에서 낮은 수준의 p16이 발현되고, 그로 인해 제어할 수 없는 전이가 유발된다는 사실만 알고 있었다.
연구진은 이번 데이터의 임상적 유효성을 확인하기 위해, 여러 유형의 암세포에서 텔로미어를 손상하는 화학적 효소 억제제를 개발했다. ABC294640이라는 명칭의 이 억제제는 텔로미어를 보호하기 위해 스핑고신 키나아제2 효소를 억제해 암세포 기능을 제거한다.
이번 분석에 따르면, 암세포의 텔로미어는 파괴되어 세포 손상에 이르고 결국 세포사 한다. 암 세포의 세포사는 이를 예방할 수 있는 p16의 양이 결핍되어 있기 때문에 발생한다.
한편 p16 수치가 높은 암세포는 억제제 효과가 유지될 수 있도록 하며, 생물학적으로 비활성 상태가 되어 노화와 관련된 증상을 보인다.
"우리는 노화와 위험성이 높은 암이 어떻게 관련되어 있는지 이해할 수 있는 최소 한 가지 메커니즘을 알게 됐다. 그렇다면 암 세포사와 관련이 있는 p16의 보호 기능을 조절한다면 노화 관련 암을 치료하거나 예방할 수 있을 것"이라고 오그렛멘 박사는 설명했다.
텔로미어 손상 후 암세포의 생물학적 비활성화 때문에 노화 관련 암의 위험성이 높아지는 이유를 설명할 수 있다. 이런 해로운 세포는 주변 조건을 호전시키면 혈관의 영양을 흡수하고 근처 조직으로 침입해 건강한 세포로 전환되면서 활성화된다.
연구팀은 현재 간세포암 환자에게 억제제를 사용하는 2상 임상시험을 계획 중이며, 임상시험 중에 사용할 안전한 복용량 또한 계산 중이다. 이번 임상시험은 메이오클리닉과 펜주립대학, 메릴랜드대학을 포함해 여러 곳에서 동시에 진행된다.
텔로미어를 손상하는 추가 요인
짧아진 텔로미어는 세포의 조기 노화를 일으킨다. 세포 분화 외에 텔로미어는 다음과 같은 외부의 물리력에 의해서도 짧아질 수 있다.
1 스트레스 : 2016년 연구에서 연구진들은 인지된 스트레스가 텔로미어 길이에 미치는 영향을 검토했다. 여러 달 동안 누적된 스트레스와 짧아진 텔로미어 길이 간에는 매우 작지만 통계적으로 유의미한 연관성이 있는 것으로 확인됐다. 장기적인 만성 스트레스는 텔로미어에 누적적인 영향을 미치는 것으로 확인됐다.
2 신체적인 비활성화 : 벨기에 카톨릭루뱅대학의 연구에 따르면, 적절한 강도의 운동이 세포 노화를 지연하는 데 도움이 된다는 사실이 밝혀졌다. 연구진은 지속적인 운동이 텔로미어 길이를 짧게 만드는 인자의 생성을 억제한다고 설명했다.
3 건강에 해로운 식단 : 식이섬유와 항산화 물질이 풍부한 건강 식단은 텔로미어의 길이를 보호할 수 있다. 2012년 이탈리아의 연구진은 채소를 많이 섭취하는 사람일수록 텔로미어의 길이 단축을 늦출 수 있는 비타민C, D, E와 마그네슘, 아연, 오메가3 지방산 같은 영양분을 얻을 수 있다고 발표했다.
[메디컬리포트=김성은 기자]