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美 연구재단 지원 연구로 암 세포가 가장 선호하는 영양분을 억제하는 방법을 발견

【그림 설명】 암세포에 구리를 제거하여 성장을 억제
 

시카고대학의 Chuan He는 체내에서 구리를 전달하는 두가지 단백질 chaperone들의 운송 패턴을 소규모 분자들로 변화시켜 우리의 몸에 있는 미량원소인 구리를 암세포에 전달되지 않도록 하는 방법을 발견. 그 결과 구리가 공급되지 않은 암세포들은 그림에서 보이는 바와 같이 성장이 억제되었음. 좌측은 구리가 공급된 암세포를 나타내는 반면 우측은 구리가 공급되지 않아서 암세포가 작아지는 것을 나타냄

제공 : Trinka Kensill, 미 연구재단

◈ 스타트랙 팬들이 아는 바와 같이 Mr. Spock는 인류의 철 기반과는 달리 그의 헤모글로빈이 구리에 기반하였기 때문에 초록색 피를 가진 Vulcan인임. 그러나 인류도 혈액 내에 소량의 구리를 포함

◈ 미 연구재단에서 지원한 연구에서 구리가 암 세포의 영양공급에서 중요한 역할을 수행함을 규명

□ 지난 20-30년간 연구자들은 암세포들이 성장을 위해 영양분들을 필요로 하며 구리가 그 중 하나임을 알고 있었음

  ㅇ 그러나 이번 달 미 연구재단이 지원한 연구자들이 Nature Chemistry에 관련 연구를 한 발 더 진전시켜 인체 내 미량의 구리를 암세포에게 공급하는 전달 시스템을 파괴하는 방법을 새롭게 발견하여 게재

  ㅇ 이 방법에서는 세포 내에서 구리를 수송하는 두가지 단백질 chaperone들의 운송 패턴을 변화시키기 위해 소규모 분자들을 이용

  ㅇ 결과적으로 암 세포에 구리 공급을 차단함으로써 성장을 억제

  ㅇ 그리고 이제 이 기초연구는 이 발견을 잠재적인 미래 암 치료방법으로 바꾸길 희망하는 다른 사람들과 공유

□ 美 연구재단 지원을 받은 시카고 대학 Chuan He는 유방암, 백혈병, 폐암, 췌장암, 전립선암 등에서 모두 효과를 볼 수 있었다고 언급

    * 동일 대학 Hualiang Jiang 및 Jing Chen의 연구 그룹과 공동연구

  ㅇ 그의 연구가 사람 치료에 응용되기 위해서는 시간이 필요하지만 이번 연구결과들은 성장에 필요한 양분을 암이 섭취하는 것을 방해하기 위해서 분자 chaperone들을 목표로 설정하는 능력으로 이어질 것으로 예상

  ㅇ 그는 대부분의 암에서 이들 수송 단백질들이 증가한 수준을 보인다고 강조

다른 기초연구에 기반하여

□ He에 따르면 그의 연구는 구리의 수송과 암 생장에 관한 기존의 기초 연구가 없었다면 불가능

  ㅇ 기존 연구에는 3가지 방향이 있다고 언급

    1) 첫 번째는 암들이 구리를 축적한다는 것을 단순히 알려주는 것이고,
    2) 두 번째로는 구리 킬레이트 물질을 이용하여 구리를 완전히 제거하려는 것
     * 체내 중금속을 제거하는 화학 공정을 이용

  ㅇ 두 번째 방법의 문제점은 구리가 인간에게 필수적이라는 점

    - 구리는 혈류 내에서 이동하면서 빈혈을 예방하고 면역 시스템의 기능을 유지

    - 사람들이 구리를 비록 많이 필요로 하지는 않지만 구리는 콜레스테롤 및 포도당 대사를 돕고 우리의 골격, 두뇌, 연결조직 및 심장이 성장하고 기능하는 방식의 차이를 생성

    - 따라서 임상연구에서 시도된 바와 같이 어떤 사람의 몸에서 구리를 완전히 제거하는 것은 명백한 단점들을 노정

□ 그러나 그는 구리가 어떻게 암 세포로 전달되는지를 결정지은 기존 연구들로부터 얻어진 세 번째에 주목

  ㅇ 우리의 가설은 세포 내에서의 구리 수송을 탐구하는 것이라고 언급

  ㅇ 이들 구리 수송 단백질의 수준이 정상세포 대비 암세포에서 높았음을 발견

  ㅇ 이는 암 세포 내의 구리 전달을 방해하고 이들 단백질들을 목표로 하는 단백질을 개발할 가능성을 의미

  ㅇ 정상세포와 더 이상 자라지 않는 암세포에는 최소한의 영향만을 미침

암 치료는 하루 밤 만에 이루어지지 않는다

□ He의 연구는 구리와 암세포에 관한 생화학자들의 거의 30년에 걸친 연구에 기반

  ㅇ 그의 연구도 어떻게 특정한 작은 유기 분자들이 생쥐의 암세포에서 구리 수송을 제어할 수 있는지를 시험하기 시작한 것으로 기초적인 것으로 여겨졌음

  ㅇ 5년이 넘은 연구 끝에 He와 그의 연구진은 예를 들어 신장암과 같은 일부 암을 제외하고 대부분의 암들이 구리 수송단백질들의 높은 농도에 의존한다는 사실을 발견

  ㅇ 그러면 그 다음은? He와 그의 동료들이 구리 수송단백질을 목표로 설정하는 것으로 밝힌 분자들은 다른 연구자들로 하여금 새로운 종류의 암 치료법을 개발하도록 사용이 허가되었음

  ㅇ 그리고 그의 실험실에서도 암세포 내에서의 구리의 이동성을 조작하는 다른 방법을 검토할 예정

□ 美 연구재단 화학 프로그램 책임자인 David Rockliffe는 환자들은 치료가 당초대로 듣거나 듣지 않느냐만을 종종 고려하지만 기초 연구자들이 효과적인 치료법을 개발하기 위해서 얼마나 연구해야하는지는 놀랄만한 수준이라고 언급

  ㅇ 지속적으로 증가하는 도구들과 접근법은 치료를 생각하는 전혀 새로운 길을 제공하는 현대 의학에서의 궁극적인 해결책이 될 수 있는 분자적인 행동들에 대한 새로운 이해를 제공한다고 강조

□ He는 기초, 호기심에 의한 연구가 중요하다고 언급

  ㅇ He는 이번 연구에 착수하기로 결심한 것은 5년 또는 6년 전의 단순히 관련분야 전문가의 강의 때문이었다고 언급

  ㅇ 기초적인 구리 수송에 대한 발견, 구조 및 기작에 대한 설명에 도전한 과학자들은 엄청난 업적을 인정받을만하고 나에게 영감을 주었다고 강조

“많은 유용한 결과가 기초 연구에서 도출되지만 연구 착수 초기에는 무엇이 유용할지 알 수 없다. 나는 이 멋진 강의에 귀를 기울였고 이들 단백질들을 유기 분자들로 목표로 설정하게 할 수 있을지 암세포에게는 무엇이 일어날지에 대해 궁금해 하기 시작했다.”

□ 연구과제 관련 정보

  ㅇ 연락 : Ivy F. Kupec, (703) 292-8796  ikupec@nsf.gov 

  ㅇ 연구자 : Chuan He

  ㅇ 소속기관 : University of Chicago

  ㅇ 프로그램명 : Chemistry of Life Processes

  ㅇ 연구과제명 : #1213598 Selective Copper and Iron Recognition and Sensing by Yeast Regulatory Proteins

  ㅇ 수행기간 : 2012 - 2015

  ㅇ 총 연구비 : $350,000

* 출처 : 보도자료(2015년 11월 24일)
        (http://www.nsf.gov/discoveries/disc_summ.jsp?cntn_id=137015&WT.mc_id=USNSF_51&WT.mc_ev=click)

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