바이오인

대사와 암 생물학의 교차점 이해하기

요약문

악성으로 변형 된 세포들은 종양의 발생 및 진행 과정을 지원하기 위하여 세포의 대사과정을 변화시킨다. 특정 대사 활동들은 세포의 악성 변형에 직접 참여하거나, 또는 종양이 성장하도록 하는 과정들을 지원한다. 임상에서 암을 치료 하기 위한 표적으로 종양 대사를 활용하기 위해서는 암의 진행을 제한하는 경로를 규명하고, 악성 세포에서 특이적으로 선호되는 단계를 이해하는 것이 필요하다. 이러한 질문에 대한 답을 주기 위한 연구들은 암생물학에 새로운 시각을 제공해 줄 것이며, 또한 환자들을 돕기 위한 효율적인 대사 조절을 이끌어 낼 수 있을 것이다.

키워드: 종양, 대사, 세포증식, 전이

분야: Cancer Biology/Oncology, Cell_Biology

목차

1. 도입
2. 세포 자체적인 암 대사의 재설정
3. 암 세포에서 재설정 되어있는 대사 활동의 기능적인 분류
4. 어떠한 대사 산물이 세포 증식을 제한하는가?
5. 종양이 신진 대사를 다르게 사용하는지 여부는 무엇이 결정하는가?
6. 대사 재설정의 역할
7. 항암 치료를 향상시키기 위해 암 대사를 이용할 수 있을까?
8. 미래의 전망


1. 도입

세포 대사 과정의 변화는 세포의 악성 변화와 암의 진행에 기여할 수 있다. 암세포의 대사적인 특성은 종양의 시각화, 진단 정보 제공 및 항암 치료의 도구로 사용 될 수도 있다. 그러므로, 암 대사를 이해하는 것은 기본적인 암의 병태 생리학 및 임상 종양학에 대한 이해를 의미한다.

2. 세포 자체적인 암 대사의 재설정

최근의 많은 암 대사 연구들은 세포 자체적으로 일어나서 암을 촉진하는 돌연변이에 주목해왔다. 이러한 연구들은 대사 및 신호 전달 네트워크 간의 상호작용과 대사 조절에 대한 새로운 원리들을 밝혀냈으며, 이 중 특히 Warburg 효과라고 알려진 호기성 해당과정(aerobic gly-colysis)이 가장 큰 주목을 받았다. 이 현상은 암세포를 포함하는 증식하는 세포들이 산소가 존재할 지라도 포도당을 흡수하고 젖산의 형태로 탄소를 배출하는 경향을 나타낸다.

Warburg는 산화성 대사(즉, 호흡)가 손상되었음을 나타내는 것으로 종양의 젖산 분비를 해석하었다. 그러나 Warburg의 연구를 포함한 많은 연구들에서는 결함이 있는 호흡이 악성 세포의 일반적인 특징이라는 것을 입증해내지 못하였다. 대신, 호흡 및 기타 미토콘드리아 활동은 종양 성장에 필요하다. 또한, 악성으로 변화되지 않은 세포에서 Warburg 효과는 세포 증식에 연관되어 있는 가역적인 현상으로, 악성 종양의 고유한 특징이기보다는 세포 증식과 관련되어 세포 대사에 생기는 변화를 나타낸다.

증식하는 세포들은 포도당 전달체와 당 분해 효소를 필요한 양에 비해 과도하게 발현하는 경향이 있으며, 이는 호흡의 상실 없이 포도당을 젖산염으로 전환시키는 경향과 일치하게 나타난다. 이러한 특징은, TCA 사이클에 의해 생성된 중간 물질들이 지질, 아미노산 및 핵산들의 전구체들이기 때문에 중요하다. 이러한 전구체들은 해당 과정 및 다른 경로들에 의해 발생하는 전구체 대사물질들을 보충하며, 세포의 증식을 지원하는데 필요하다.

포도당 이외의 연료들(예를 들면, 글루타민) 또한 암세포의 핵심 대사 기능(에너지 형성, 산화 환원 조절 등)에 기여한다. 그리고 최근 연구 결과에 따르면 영양소와 대사 경로의 다양성이 이러한 기능을 뒷받침한다고 밝혀졌다.

암의 연료 물질 종류가 점점 늘어나는 현상은 발암 신호가 특정 영양소에 특히 의존한다고 보았던 몇 년 전의 일반적인 전망과는 대조적이다. 암세포가 혼잡하고 영양이 부족한 조직 환경에서 연료를 얻기 위해 경쟁해야 한다는 점을 고려해 볼 때 현재의 시각은 보다 더 논리적이라고 볼 수 있다. 다양한 연료들을 사용 할 수 있는 능력은 생존에 이점으로 작용하며, 심지어 어떠한 암세포들은 자식작용이나 거대 분자를 포식하는데 의존하기도 한다.

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