뇌종양의 일종인 교모세포종 환자는 특정한 유형의 백혈구가 사라진다. 연구팀은 백혈구가 숨어있는 관련 장기를 연구한 후 골수 내에 백혈구가 갇혀 있다는 사실을 확인했다.

듀크의과대학의 연구팀이 실시한 이번 연구 결과, 다형성 교모세포종 환자의 사라진 T세포는 골수에서 격리된 것으로 확인됐다. 연구팀은 이번 연구 결과로 교모세포종에 대한 혁신적인 면역요법을 개발할 수 있을 것이라고 밝혔다.

미국뇌종양협회(American Brain Tumor Association)에 따르면, 다형성 교모세포종은 여러 장기를 지원하는 역할을 하는 별 모양의 세포인 두뇌의 신경교종에서부터 시작되는 종양이다. 교모세포종은 악성이며 공격적인 종양으로, 빠르게 전이되고 두뇌의 정상 조직까지 공격한다. 보통 종양이 감지되면 면역 체계가 반응하지만, 일부 환자의 경우 면역 반응을 할 수 있는 백혈구 수가 적으며 아직까지 그 원인을 알아내지 못했다고 여러 과학자들은 입을 모아 말하고 있다.

격리된 백혈구

듀크대학 연구팀은 이 문제를 조사했으며 놀라운 사실을 확인했다. 교모세포종(GBM)에 반응하는 것으로 추정되는 백혈구가 골수에 갇혀있어 기능을 수행하지 못하고 있다는 것이다. 그 뿐만 아니라 골수 속에 격리된 백혈구의 수가 상당하다고 연구팀은 덧붙였다.

연구팀은 면역 반응이 제대로 이뤄지지 않는 면역체계를 가진 GBM 환자를 관찰했다. 그리고 이 환자들의 면역체계를 수술 후 화학항암요법과 방사선 요법을 받은 환자들 및 에이즈가 완전히 진행된 환자들의 것과 비교했다. 그 결과 GBM 환자들은 CD4 도움 T세포의 수가 200개 미만인 것이 확인됐다. 정상적인 사람의 CD4 도움 T세포의 수는 700~1,000개 안팎이다.

사라진 세포를 찾아서

연구팀은 처음 백혈구가 있을 만한 곳을 찾을 때, 혈액을 거르는 기능을 하는 복부 장기인 비장으로 판단했다. 비장은 혈액을 거르는 기능 외에도 혈소판과 백혈구 세포를 저장한다. 그리고 비장은 특정한 질병 상태에서는 면역 세포를 보호하는 기능도 한다. 그러나 연구팀은 비장이 특이할 정도로 작아졌다는 사실을 발견했다.

다음으로 갑상선을 조사했다. 갑상선은 가슴에서 전면 상단에 위치한 장기다. 연구팀이 갑상선을 조사한 이유는 이곳에서 T세포를 생성하고 자극하기 때문이다. 그러나 갑상선도 비장처럼 비정상적일 정도로 작아져 있었다.

연구팀은 마지막으로 골수가 혈액세포의 생성을 방해하고 있는지 조사하기로 했다. 그리고 그곳에서 비정상적일 정도로 많은 양의 T세포가 갇혀있다는 사실을 확인할 수 있었다.

"어느 질병에서도 보지 못한 일이다. 두뇌에서 T세포를 차단하려는 매커니즘처럼 보였지만, 자신들을 공격하는 면역체계 능력을 억제하기 위한 종양의 약탈행위로 보인다"고 이번 연구의 선임 저자인 피터 E. 페치 박사는 말했다.

T세포가 격리된 이유는 무엇일까?

연구팀은 T세포의 격리 이유를 알아내기 위해 세포를 조사했으며 S1P1이라는 세포 표면 수용체가 결핍됐다는 사실을 확인했다. 스핑고신 1-인산 수용체1(sphingosine 1-phosphate receptor 1, S1P1)은 동일한 이름의 유전자를 부호화하는 단백질이다. S1P1은 면역세포의 성장 및 조절과 관련이 있으며, 혈관의 성장과도 관련 있다.

T세포는 S1P1 수용체 없이 골수와 림프계를 벗어날 수 없으며, 그 결과 종양세포를 추적하고 파괴할 수 없게 된다. T세포가 격리된 사람들은 칸디다증과 카포시육종, 폐렴, 폐결핵 같은 기회주의성 감염에 취약하다.

연구팀은 S1P1 수용체 결핍 원인은 두뇌의 처리 과정 때문인 것으로 이론을 제시했다. 알려지지 않은 두뇌 과정으로 인해 T세포 내부에서 수용체 제거를 유도한다는 것이다. 연구팀은 두뇌가 어떤 방법으로 이러한 기능 이상을 유발하는지 조사 중에 있지만, 환자의 상태를 개선할 수 있을 것이라고 확신했다.

"우리가 실험쥐의 T세포에 이 수용체를 복원하자 T세포는 골수를 떠나 종양을 찾아 이동하기 시작했다. 따라서 이 과정을 개선할 수 있을 것이라고 판단한다"고 페치 박사는 덧붙였다.

이번 연구 결과는 GBM 환자를 위한 면역 요법의 새로운 모델에 적용할 수 있는 중요한 요소를 제시했다. 연구팀은 진행 중인 연구를 통해 T세포 표면의 S1P1 수용체를 회복시킬 수 있는 분자를 만들어내고 있다고 밝혔다.

공격적인 GBM에서 평균 생존율은 약 14.6개월이며 2년을 넘게 살 수 있는 확률은 30%에 불과하다. 아이들의 경우 GBM 3기나 4기인 경우 5년 생존율이 25%다. 지금까지 뇌종양의 치료법으로는 화학항암요법과 방사선요법, 면역요법만을 사용했지만, 면역세포가 의도한 표적에 반응해 파괴하지 못하는 경우 면역요법은 효과가 없었다.

[메디컬리포트=김성은 기자]