내 암세포의 ‘먼 친척’ 찾아내 암 예방주사 만든다

김은기의 바이오토크

암세포(중앙)를 둘러싼 면역T세포들. 예방주사는 이런 특정 면역세포들을 미리 준비케 한다. 쥐를 대상으로 한 암 예방주사 실험이 성공했다.

담배 근처에 가지도 않았는데 폐암이 생겼다. 억울하다. 하지만 2017년 미 존스홉킨스대학 연구에 의하면 암 67%가 무작위로 생긴다. 운이 없으면 걸린다. 결국 믿을 놈은 하나다. 생기는 족족 잡아 줄 내 면역뿐이다. 이게 약해졌다면 불안하다. 왜 다른 예방주사(백신)처럼 한번 맞으면 평생 가는 ‘암 예방주사’는 없을까. 암은 종류 따라, 환자 따라 각각 다르다. 또 쉽게 변해버린다. 암 예방주사가 어려운 이유다. 희소식이 있다. 지난 4월 미 스탠퍼드 대학 연구팀이 암 예방주사를 만들어 쥐에 주사했다. 이후 암이 생기지 않고 예방됐다. 게다가 환자맞춤형이다. 이게 어떻게 가능할까.

쥐 역분화 줄기세포 죽여서 주사 #면역세포가 기억하게 했더니 #70%가 암세포 주입에도 멀쩡 #배아, 암 빼닮았지만 사용 어려워 #가장 닮은 역분화 세포가 효과적

예방주사는 해당 균을 미리 주사해서 이를 기억하는 면역세포를 만들어 놓는다. 살아 있으면 위험하니 죽인 균이나 껍질 성분(항원)만 주사한다. 암세포도 직접 주사하면 위험하니 죽이거나 껍질 성분(항원)만 주사하면 된다. 문제는 걸리기 전에는 내 암세포를 미리 구할 수가 없다는 거다. 내 암세포를 가장 닮은 놈을 찾아내면 된다. 어떤 놈일까.

유방·피부암, 중피종 등 예방 가능

스탠퍼드 의대 연구진은 쥐 피부세포를 떼어내 줄기세포(역분화)로 만들었다. 이놈을 죽여 암 예방주사를 만들었다. 이를 쥐에게 주사 후 유방암 세포 40만 개를 주입했다. 예방주사를 맞지 않은 쥐는 주입한 유방암세포가 자라 암 덩어리가 생겼다. 반면 예방주사를 맞은 쥐 70%는 암이 생기지 않았다. 유방암뿐만 아니라 중피종, 피부암 등도 모두 같은 예방 효과를 냈다. 왜 암세포도 아닌 역분화 줄기세포가 면역세포들에 암세포로 인식되었을까. 그 답은 산모 입덧 속에 있다.

미 유학 시절 집사람은 심한 입덧을 했다. 각국 라면을 종류별로 끓여만 댔던 필자의 주변머리 없음은 평생 원망 대상이 되었다. 산모는 임신 초기에 입덧을 한다. 나쁜 음식을 예방한다는 해석도 있다. 입덧은 호르몬(hCG·인간 융모성 생식선 자극 호르몬)이 솟구치는 시기와 일치한다. 이 물질은 놀랍게도 암세포에서도 나온다. 왜 이 시기에 산모는 암세포와 유사한 호르몬을 내놓을까. 그 답은 산모 탯줄 속에 있다.

탯줄은 예로부터 보관 항아리를 따로 만들 만큼 귀히 여겼다. 지금은 그곳에 줄기세포가 많다 해서 냉동보관도 한다. 정작 중요한 건 탯줄 만드는 ‘착상’ 과정이다. 착상은 해안절벽에 배를 고정시키는 군사작전을 방불케 한다. 수정란이 분열해서 배아가 된다. 이 배아가 자궁벽에 달라붙는다. 배아껍질세포(영양막 세포)가 침투조다. 벽에 작은 구멍을 낸다. 한 발을 디밀고 틈새로 몸을 밀어 넣는다. 조금씩 더 비집고 들어간다. 수를 불린다. 이어 근처 혈관 벽을 허물고 새로운 혈관을 만들어 끌고 온다. 혈관을 엮어 탯줄을 완성한다. 임신 성공이다.

배아세포, 암처럼 침투·증식·전이

수훈은 배아껍질세포다. 이놈들은 자궁벽에 달라붙고, 침입하고, 옮겨가고, 수를 불리고, 혈관을 만들었다. 어디선가 많이 들어본 침투-증식-전이 작전이다. 그렇다. 바로 암세포가 하는 일이다. 산모 속 배아는 행동거지가 암세포를 빼닮았다. 실제로 3개월 된 임산부와 소화기 암환자의 혈액 면역성분은 80% 유사하다. 유방암 5개, 대장암 11개. 난소암 10개, 폐암 5개 성분이 산모배아성분과 정확히 같다. 그럼 배아세포로 암 예방주사를 만들면 어떨까.

배아 사용은 현실적으로 어렵다. 생명체다. 윤리문제가 불거진다. 배아와 가장 닮은 건 원시상태세포, 즉 줄기세포다. 그중에서도 역분화 줄기세포가 최적이다. 피부세포를 ‘리셋’시켜 쉽게 만든다. 윤리문제가 없다. 게다가 자기 세포로 만드니 자기 암세포를 닮았다. 개인맞춤형 암 예방주사로는 최고다.

그동안 암 예방주사가 실패했던 이유는 암세포가 쉽게 변하기 때문이다. 즉 암세포 표면 한 개 표적(항원)만을 목표로 예방주사를 만들면 암세포는 그 표적물질(항원)을 더는 안 만들게 변한다. 따라서 최대한 많은 표적을 대상으로 해야 한다. 더 좋기는 개인별 고유한 표적도 포함해야 한다. 결국 최고 예방주사는 개인 암세포 ‘통째’다. 암세포는 암에 걸리기 전에는 구할 수 없다. 따라서 암세포 특성을 가장 닮은 배아 껍질세포, 그놈을 가장 닮은 원시상태 역분화 줄기세포를 죽여서 미리 주사하는 거다.

착상과정은 또 다른 아이디어를 준다. 즉 정상적인 배아껍질세포가 어떻게 암세포로 변하는가, 그리고 착상임무가 끝나면 어떻게 정상세포로 되는 가이다. 이 단계를 잘 들여다보면 중요한 암 치료 단서를 찾을 수 있다.

이번 연구가 사람에게도 적용된다면 암 걱정은 하지 않아도 될까. 쥐 면역은 사람과 다르다. 하지만 암 표적물질 종류가 쥐나 인간 모두 비슷했다. 게다가 모든 포유류에서 배아껍질세포가 암처럼 침투해서 착상한다. 쥐도, 개도, 말도, 사람도 모두 유방암, 대장암, 폐암에 걸린다. 이번 연구가 사람에게도 같은 효과를 낼 것이라고 기대하는 이유다. “암 예방으로 생명을 구한다면 그게 최우선이다.” 유방암 수술을 한 앤젤리나 졸리의 말이다.

김은기 인하대 교수 ekkim@inha.ac.kr
서울대 졸업. 미국 조지아공대 공학박사. 한국생물공학회장, 피부소재 국가연구실장(NRL), 창의재단 바이오 문화사업단장 역임. 인하대 바이오융합연구소(www.biocnc.com)를 통해 바이오테크놀로지(BT)를 대중에게 알리고 있다.