일반 암세포는 항암제를 투여하면 종양 미세환경이 나빠져 사멸한다. 이에 비해 전체 암 가운데 1~2% 정도는 항암제 공격에도 스스로 재생하고, 다른 세포로 분화하면서 암 재발과 전이의 원인이 된다. 자기 재생 능력이 있는 ‘암 줄기세포’를 가지고 있기 때문이다.

특정 환자에서는 암 줄기세포가 활성화되며 강한 항암제 저항성을 보인다. 이런 경우 저항성이 너무 강해 기존 항암요법으로는 치료가 불가해서 난치성 암으로 구분한다.

이와 관련, 항암제로 치료가 안 돼 암이 재발‧전이했을 때 치료 효과를 보이는 신약 후보 물질이 개발됐다.

연세대학교의과대학 외과학교실 정재호‧박기청 교수 연구팀은 기존 항암제로 치료할 수 없던 암 줄기세포의 생존 원리를 알아내고 이를 극복할 수 있는 선도물질을 찾았다고 13일 밝혔다.

연구팀은 먼저 항암제 저항성 암세포의 생존 원리를 확인했다. 항암제 복용 중 재발‧전이된 환자에서 채취한 암세포를 분석, 암 줄기세포를 지닌 항암제 저항성 암세포를 발견했다. 또 암 줄기세포에서 유의미하게 증가한 ‘단백질 PMCA’가 칼슘이온 농도를 낮춰 생존을 이어가는 것을 알아냈다.

이에 연구팀은 항암제 저항성을 높이는 단백질 PMCA를 억제하기 위한 선도물질(candidate 13)을 개발했다. 이어 기존 표준항암제와 선도물질을 병용 투여하는 동물 실험으로 치료 효과를 확인했다.

표준항암제 ‘옥살리플라틴’(oxaliplatin)과 ‘소라페닙’(sorafenib)에 각각 저항성을 보여 재발‧전이된 환자의 암세포를 동물 모델에 이식 후 각 항암제를 종양에 단독 투여해 종양 크기 변화를 살폈다.

옥살리플라틴만 투여했을 때 평균 200㎣였던 종양 크기는 20일 뒤 354.44㎣, 30일 뒤 1593.2㎣, 40일 뒤에는 2756.36㎣로 계속 커졌다. 소라페니브 단독 투여 결과도 마찬가지였다. 20일 뒤 365.26㎣, 30일 뒤 1116.26㎣, 40일 뒤 2998.77㎣로 커지며 항암제 저항성을 보였다.

이어 옥살리플라틴‧소라페니브와 선도물질을 각각 함께 투여한 후 종양 크기를 측정하자 성장 속도가 줄어들었다. 처음 200㎣였던 종양에 옥살리플라틴과 선도물질을 병용 투여했을 때는 20일 후 254.32㎣, 30일 후 288.41㎣, 40일 후 283.44㎣로 줄었다.

마찬가지로 처음 200㎣였던 종양에 소라페니브와 선도물질을 병용 투여했을 때 20일 후 274.33㎣, 30일 후 303.14㎣, 40일 후 298.97㎣로 단독으로 투여했을 때에 비해 오히려 크기가 줄어드는 등 성장 속도가 현저히 떨여졌다.

연구팀은 이번 연구 결과를 항암제 저항성 암뿐만 아니라 줄기세포성 암의 특징을 보이는 다른 난치성 암에도 적용할 수 있다고 밝혔다. 종양 미세환경이 나빠졌을 때 세포질 내 칼슘이온 농도를 조절해 사멸을 피한다는 점이 같기 때문이다.

연구 결과는 암 치료 전반은 물론 그간 효과적인 치료법을 찾지 못했던 항암제 저항성 암을 표적으로 하는 항암치료제 개발 성공 가능성에 성큼 다가간 것으로 평가된다. 연구팀은 연구 결과를 국내외에 특허 출원했다. 또, 항암제 개발을 위한 기술 이전을 국내기업 (주)베라버스와 미국 보스턴 소재 ‘CKP Therapeutics’에 이전해 추가 선도물질 도출에 박차를 가하고 있다.

연세대학교의과대학 외과학교실 정재호 교수는 “이번 연구를 통해 항암제 저항성 암 치료를 위해 기존 항암제와 선도물질(candidate 13)을 동시 투여해 그 효과를 확인했다”며 “앞으로도 난치성 암 치료를 위한 치료제 연구를 계속할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 포항공대 생물학 연구정보센터(BRIC) ‘한국을 빛내는 사람들’에 선정되며 우수성을 입증받았다. 연구 결과를 담은 논문은 국제 의학 저널 <BMC의학(BMC Medicine, IF11.8)> 최신 호에 실렸다.