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종양 내 존재하는 암세포, 이와 인접한 정상 세포, 면역세포 등을 총칭해 종양 미세환경이라고 부른다. 이들은 암의 시작단계부터 진행, 전이에 이르기까지 모든 과정에 깊이 관여한다. 최근에는 정상으로 보이는 조직에도 암 관련 돌연변이 세포가 있다는 것이 밝혀졌고, 이는 암 발생 초기의 비밀을 밝힐 단서로 지목되고 있다. 하지만 암 발생 초기 단계의 소위 ‘씨앗 세포’라고 불리는 초기 암 돌연변이 세포는 정상조직에 둘러싸여 쉽게 관찰되지 않고, 주변 정상 줄기세포에 대한 정보를 얻는 데도 한계가 있었다.

영국 케임브리지대 거든연구소와 오스트리아 분자생명공학연구소(IMBA)팀은 암세포와 정상세포를 각기 다른 색깔로 표지해 추적할 수 있는 시스템을 개발해 국제학술지 ‘네이처’ 6월 2일자에 발표했다. doi: 10.1038/s41586-021-03605-0

연구팀은 생쥐 모델을 이용해 레드투온코(Red2Onco) 시스템을 만들었다. 같은 조직 내에서 특정 암 유전자를 발현하는 암세포와 주변 정상세포를 동시에 다른 형광 단백질로 표지하는 기술로, 조직학적으로 거의 차이가 없는 초기 암 돌연변이 세포와 정상세포를 명확히 추적할 수 있다. 또 암세포가 주변 정상세포와 어떻게 경쟁하고 상호작용하는지 정량적으로 분석할 수 있다.

연구팀은 이 시스템을 이용해 대장암과 관련된 유전자(KRAS, PI3K)에 돌연변이가 생긴 세포가 주변 미세환경을 변화시켜 주변 정상 줄기세포의 분화를 억제하고 경쟁에서 승리한다는 사실을 발견했다. 그 결과 주변 정상조직은 줄기세포를 잃고, 다시 돌연변이 줄기세포가 확장될 수 있는 환경을 만든다. 이런 과정으로 장 조직의 종양 유발 가능성은 증가하고, 암으로 이어질 확률도 높아진다. 암을 유발하는 돌연변이가 아주 이른 시기부터 주변 정상세포가 살아가는 것을 방해한다는 셈이다.

구본경 IMBA 그룹리더는 “암과 관련된 돌연변이가 이미 정상조직에 존재한다는 무서운 사실은 이미 알려져 있었다”며 “레드투온코 모델로 단일 돌연변이 세포에서 종양 유전자가 시작되는 지점을 추적할 수 있다”고 말했다.