[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)은 서울대학교 의과학과 전양숙 교수팀이 요코하마국립대 연구팀과 함께 지방세포의 지방산이 인접한 암세포를 자극하는 암전이 유발기전을 규명했다고 12일 밝혔다.
암 미세환경은 암세포 및 암세포와 인접하는 다양한 기질세포들에 의해서 이루어지고 있다.
최근 암을 악화시키는 주요원인으로 비만이 주목을 받고 있어 기질세포들 중 암주위에 있는 지방세포(Cancer-associated adipocytes, CAAs)와 암세포와의 상관관계를 밝히는 것이 중요해졌다.
그러나 지방세포에서 분비된 염증촉진인자 혹은 아디포카인에 의해 암세포의 성장 및 전이가 촉진된다고 밝혀지고 있으나 암 주위의 지방세포에서 분비되는 지방산에 의한 영향에 대해서는 연구가 미진하다.
또 암세포와 함께 공존하여 영향을 주고받는 암세포와 지방세포 간 상호 관계를 연구하기 위해 기존에는 주로 트랜스웰 시스템과 세포 배양액을 주입하는 실험들을 수행됐다.
하지만 지방세포에 의한 암 미세환경을 대변하지 못한다는 한계점이 제기됐다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 암주위의 지방세포로부터 분비되는 지방산이 암세포의 전이에 미치는 영향을 암세포-지방세포의 3차원 공배양 시스템을 이용해 규명했다.
연구과정을 보면 그동안 연구팀은 유리지방산이 암세포의 HIF-1α(Hypoxia-inducible factor-1α)를 활성하고 종양의 악성화를 유도할 수 있음을 연구했고 후속연구로 암세포에 지방산을 유입시키는 공급원이 무엇인지를 진행해 왔다.
HIF-1α(Hypoxia-inducible factor-1α)는 상피세포인 암세포가 이동성과 침윤성을 지닌 중간엽 성격의 세포로 변하는 현상(EMT)에 관여하는 다양한 유전자의 발현을 유도하는 전사인자이다.
이 HIF-1α의 발현이 증가하면 예후가 나쁘다는 연구 결과가 나오고 있다.
또 암세포와 다른 세포와의 상호관계를 알아보기 위해 기존에는 다른 종류의 세포로부터 획득한 배양액을 배양 시 혼합하거나 상하로 구획이 나뉜 배양칩에 세포를 함께 배양하는 간접적인 방식으로 접근했다.
반면 연구팀은 지방세포와 암세포가 직접 접촉하여 자라도록 산소투과율이 높은 실리콘 소재(PDMS)를 이용해 세포가 3차원의 원형 구조를 가지며 서로 붙어 자랄 수 있는 3차원 배양칩을 제작하고 암세포와 지방세포를 적정 비율로 함께 배양함으로써 실제 생체환경과 유사한 암 미세환경을 구현했다.
이어 3차원 배양칩에서 세포를 함께 배양해 지방세포에서 분비되는 지방산이 인접한 암세포의 HIF-1α를 활성화시키는 자극원임을 확인했다.
이 과정에서 1,700여개 구획(각 500㎛)으로 된 칩에 여러 조합의 세포를 공배양하고 타원체(spheroids)로 자라는 세포군집의 조밀한 정도를 비교한 결과, 암세포와 지방세포를 함께 배양할 경우 조밀도가 30% 가량 낮아졌다.
실제 유리된 지방산을 화학적으로 제거한 경우 암세포의 전이에는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.
이후 형광표지 된 암세포를 지닌 생쥐모델의 복강(결장)에 지방산을 주입하고 형광신호를 통해 암세포의 이동을 추적한 결과, 암세포가 결장에서 간 및 두부까지 퍼져나간 것을 확인했다.
반면 HIF-1α를 억제하는 간섭 RNA 조각을 지방산과 함께 주입한 경우, 암세포의 이동이 절반으로 줄어들었다.
이 연구결과에 의하면 지방산에서 HIF-1α로 이어지는 신호가 암세포의 전이능 조절에 관여함을 검증했다.
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업, 선도연구센터, 한일협력연구사업의 지원으로 수행됐고 생체재료 분야 국제학술지 바이오머티리얼스(Biomaterials)에 2020년 12월 29일 게재됐다.