항암의 비밀 코끼리는 왜 암에 걸리지 않을까?

항암의 비밀 코끼리는 왜 암에 걸리지 않을까? 

코끼리는 인간보다 100 배 많은 세포를 가지고 있다. 그러나 그들은 거의 암에 걸리지 않는다. 암은 세포 분열이 잘못되어 생기는 것이라, 세포가 더 많을수록 일부는 종양으로 변이될 확률이 높기 때문에, 그리고, 코끼리는 60-70년 매우 오래 살기 때문에 코끼리가 암에 잘 안걸린다는 것은 놀라운 일이다. 

암 위험이 종의 크기나 수명과 항상 관련이 있는 것이 아니라는 반직관적으로 관찰은, 1977 년에 처음으로 이 현상을 언급 한 영국의 전염병 학자 리차드 페토(Richard Peto)의 이름을 따서 명명한 페토의 역설(Peto 's Paradox)로 알려져 있다.  암은 모든 생물들에게 똑같이 발생하지는 않는다.  어떤 동물은 질병을 막기위한 강력한 방법을 진화시켰고 어떤 동물은 아주 병에 취약하다.

과학자들은 인간 암이 어떻게 작용하는지에 대해 더 많이 알기를 원하고 암 치료 또는 예방의 더 나은 방법을 찾아 내기 위해, 종간에 암 발생률의 차이를 점점 더 연구하고 있다. “코끼리는 항상 암에 걸려야한다 "는 주제를 지난 10 년간 연구해온 유타 대학 암 연구원 조슈아 쉬프먼 (Joshua Schiffman)에 따르면, "그러나 코끼르는 암에 잘 걸리지 않는다. 그들은 정말로 효과적인 항암전략을 진화시켰다.” 고 언급했다. 

소아암 종양학자인 쉬프만과 동료들은 암이 성장하고 확산하기 전에 종양 세포를 억제하는 TP53 유전자 40 개를 코끼리에게서 발견했다.   비교해보면, 인간과 다른 대부분의 동물들은 단지 2 개의 TP53유전자만을 가지고 있다.  쉬프만과 애리조나 주립 대학의 연구 파트너 인 카를로 말리(Carlo Maley)는 이렇게 많은 억제 유전자들이 코끼리에게 돌연변이 세포를 보호 할 수있는 강력한 능력을 부여하는 것 같다고 말한다. 

과학자들은 TP53이 악성 세포가 종양으로 변형시키기 전에 죽이는데 도움이 된다는 것을 오래전부터 알고 있어왔다. 그러나, 쉬프만과 말리의 연구를 통해 어떤 동물도 유전자 40 개를 가지고 있지 않다는 것을 알게 되었다.  코끼리의 경우, 암 퇴치를 위한 독특한 진화를 한 것으로 보인다.

쉬프만과 동료들은 코끼리가 또다른 항암 기전들도 가지고 있음을 발견했다. 코끼리 세포는 DNA에 손상을주는 물질에 노출되면 다르게 반응한다. 손상을 복구하려고하는 대신, 단순히 죽는 것이다. 암과 관련해서는, 이것은 훨씬 더 안전한 접근법이다 : 스스로 치유하려고하는 세포는 돌연변이를 일으키고 암세포로 변형 될 가능성이 더 크기 때문이다. 쉬프만과 유타 대학의 과학자인 크리스토퍼 그렉 (Christopher Gregg)은 3 월에 발표 한 논문에서 DNA 복구를 촉진시켜 돌연변이를 예방하는 세 가지 유전자를 밝혀냈다.

이러한 유전적 변화는 코끼리가 질병에 이길 수 있는 다양한 무기가 될 수 있다. 하지만, 코끼리만이 비정상적으로 낮은 암 발생률을 보이는 유일한 동물은 아니다. 동물 학자 및 수의사의 데이터와 야생 및 실험실 연구의 보고서를 사용하여 과학자들은 두더지 쥐, 회색 다람쥐, 말, 고래,  박쥐를 비롯한 여러 다른 생물들도 암에 거의 걸리지 않는다고 알고 있거나 추정하고 있다. 

생물중에 인간이라는 동물이,  암에 있어서, 위험의 범주에 속하는지는 분명하지 않다. 사람의 경우 평생 암에 걸릴 확률은 약 50 %이다. 우리는 암 억제 유전자를 가지고 있으면서, 다른 동물과 비교시 상대적으로 오래 살고 있다. 대부분의 동물의 평생 암 발병 위험은 대략 20 ~ 40 %이다. ( 20% 쪽은 코끼리, 40% 쪽은 개, 쥐, 치타) 물론 암은 다른 종보다 인간에서 훨씬 체계적으로 추적관찰된다. 진화 및 동물과 암에 대한 연구를 하고 있고 “페토의 역설” 이라는 말을 만들어낸 UC 리버사이드 생물학자 레오날드 너니(Leonard Nunney)는 "자연으로부터 얻은 많은 양의 데이터를 가지고 있지 않다고 말하면서, 따라서 “비교하기가 매우 어렵다 "고 말한다. 

아마도 암을 싸우는 능력으로 연구 된 가장 이상한 동물은 동 아프리카에서 굴을 파고 살고 있는 5 인치 길이의 털이없는 분홍빛 설치류일 것이다. 이 생물은 대부분의 설치류 (최대 32 년)보다 훨씬 오래 생존하며 거의 종양이 생기지 않는다. 수십 년 동안 과학자들은 전 세계 실험실과 동물원에서 수천 마리의  벌거숭이 두더지쥐를 연구했는데, 암에 걸린 케이스가 고작 6건 이었다.  지난 13 년 동안 로체스터 대학의 과학자인 베라 고부노바(Vera Gorbunova)와 그녀의 남편인 안드레이 세루아노브(Andrei Seluanov)는 동물들이 어떻게 암에 잘 걸리는지를 밝히기 위해 노력해왔다.암에 잘 안걸리는 이유중에 한가지는 히알루론산 (hyaluronic acid) 으로 알려진 점성 액체일 수 있다. 고부노바와 세루아노브는 동물들이 이 물질을 많이 생산하는 것을 알아냈는데, 이물질이 종양을 통제불능 상태에서 벗어나지 않도록 하는 것으로 보인다. 그 메커니즘은 접촉을 제한하고, 암세포가 다른 세포에 의해 강하게 압착될 때 세포 분열을 멈추도록 하는 것 등이다. 

암은 돌연변이 된 세포가 제어불능하게 될때 시작된다. 구부노바가 끈적 끈적한 설탕이라고 표현하는 “히알루론산”은 접촉 억제를 증가시킴으로써, 종양 세포가 복제되는 것을 억제 할 수 있다. 벌거숭이 두더지쥐는 암을 억제하는 또 다른 메커니즘을 가지고있다. 이들은 종양 세포의 급격한 성장을 막는 강력한 유전자인 p16를 가지고 있다. 암세포가 히알루론산과 p16을 거치게되면,  페일-세이프 스위치 (fail-safe switch)을 가지고 있는 벌거숭이 두더지쥐는 이를 작동시켜, 종양이 본질적으로 스스로를 활성화시키지 못하게하며, 노화 상태로 만든다.

고부노바와 세루아노브는 암세포의 비율이 극히 낮은 또 다른 설치류 종인 맹인 두더지 쥐를 연구한다. 수백 마리에 대한 수십 년에 걸친 연구를 통해,  과학자들은 이 쥐들에서 자연적으로 생긴 종양을 발견하지 못했다. 지하에 살고, 눈이없는 이 생물들은 협조된 세포사멸로 알려진 항암 능력을 진화시켰다. 그들의 세포는 대부분의 다른 종보다 훨씬 적은 횟수로 복제 하도록 프로그램되어있어,  돌연변이가 일어날 확률이 크게 낮아진다.

특정 박쥐 종을 검사하는 다른 연구자들은 몇 가지 종양 억제 유전자를 발견했다. 100 톤에 달하며 200 년 이상 살 수있는 고래에 대한 최근의 연구에 따르면 DNA 변이를 고치는 생물의 능력을 향상시킬 수있는 몇 가지 유전자가 밝혀졌다. 코끼리 및 고래와 같은 대형 동물의 느린 신진 대사는 암 발생률을 낮추는 역할을 할 수 있다. 에너지 생산이 많을수록 세포 분열이 많아지고 돌연변이 위험이 높아진다.

어떤 생물은 종양을 제거하는 데 더 능숙하지만,  일부는 특히 취약하다. 특정 종류의 개들이 이 범주에 속한다. 모든 골든 리트리버 중 절반 이상이 암으로 죽고,  평균적인 개들과 비교해서, 스코틀랜드 테리어는 방광암에 걸릴 확률이 18 배, 아일랜드 울프하운드는 뼈 암에 걸릴 확률이 100 배에 이른다. 이렇게 된 이유는 대부분의 품종내 유전적 변이의 정도가 작기 때문인 것에 기인하는 것으로, 파운더 효과로 알려진 현상이다.

즉, 근친 교배가 여러세대에 걸쳐서 진행됨에 따라 원 집단의 유전적 이상이 확대된 것이다.반면에, 이렇게 암이 잘 발생하는 성향때문에 가치있는 연구모델이 될 수있다. 노스 캐롤라이나 주립 대학 (Northern Carolina State University)의 분자 생물 학자인 매튜 브린 (Matthew Breen)은 "개로 암을 유발하는 유전적 이상을 발견하는 것이 훨씬 쉽다"며 20 년 이상 케이나인 방광암을 연구했다. "우리는 암발견 프로세스를 좀 더 가속화 할 수 있다." 고 언급했다. 

그는 몇몇 종류의 암이 개와 인간 모두에서 매우 유사한 경로로 진행되고, 개암에서 발생하는 여러 유전적 변이가 인간에서도 발생하는 것을 확인했다. 케이나인 방광암의 85 %에서 역할을 하는 이러한 돌연변이 중 하나가 인간에도 존재한다. 과학자들은 인간 돌연변이에 대해 알고 있었지만 브린의 연구는 그 잠재적인 중요성에 대한 의미있는 단서를 제공한다.

이 프로젝트는 특히 사람의 희귀암 연구에 도움이 된다. 뼈암의 경우를 보면, 미국에서는 일년에 약 1,000 명의 사람 (대부분 어린이)이  대부분 뼈암에 걸린다. 이에 비해 매년 5 만 마리 이상의 개가 뼈암 진단을 받는다. 브린과 그의 동료들은 개에서 질병을 일으키는 원인을 밝히기 시작했으며, 동일한 버전의 돌연변이가 인간 버전에 존재 함을 보여 주었다. 그는 "개를 연구하면서 50 배에 이르는 환자에 접근할 수 있다. "이것은 우리에게이 메커니즘을 이해할 수있는 훨씬 더 좋은 기회를 제공한다." 고 언급했다. 

브린은 수백만 마리의 개를 커버하고 있는 전국적인 연구프로젝트를 총괄하고 있다. 그는 수의사, 개 소유자 및 육종가와 연결하여 지속적으로 여행하며, 케이나인 방광암 데이터를 공유하도록 요청하고 있고, 잠재적 데이타는 엄청나게 많다. 매년 미국에서 4 백만 마리가 넘는 개가 암으로 진단된다. 결국 그는 데이터베이스를 통해 과학자들이 개가 어떻게, 어디서, 왜 암에 걸리게되는지 더 깊이 파고 들게  될 수 있을 것이라고 말했다.

궁극적인 목표는 인간 암과 싸우기위한 새로운 방법을 개발하는 것이다. 궁극적으로 인간에게 동물의 암 전략을 적용하기 위해 유전자 요법, 유전 공학 또는 약리학을 사용할 수 있고, 이 작업은 이미 시작되었다.  고부노바와 세루아노브는 현재 히알루론산이 생쥐에서 암을 예방할 수 있는지 테스트하고 있다. 

동물의 다른 항암 전략은 아직 테스트 단계에 이르지 못했지만 쉬프만은 가능성이 분명하다고 말했다.  "이것은 완전히 새로운 분야이며, 우리는 빙산의 일각에 서 있을 뿐이다.” 라고 언급하면서, “ 자연은 수억년 동안 진화 해왔다. 이제 이를 분석하여 인간에게 적용해야 한다 " 고 덧붙혔다. 

출처: 워싱턴 포스트 관련 내용 바로가기