인류의 암 정복 실마리 흰수염고래는 왜 암에 걸리지 않는가?

오늘은 흰수염 고래가 암에 걸리지 않는다는 내용과 그 원리에 대해 한번 설명해보려고 해

역사적으로 암은 인간에게 영향을 미치는 가장 두려운 질병 중 하나야. 

암의 가장 큰 문제는 외부로부터 점염되는게 아니라, 자신의 몸에서 시작되고, 즉 암은 열심히 일하는 정상적인 세포가 운이 나빠 잘못되어 발생한다는 것이지.

현재 밝혀진 바로는 2000 개가 넘는 유형의 암이 있으며,

모든 살아있는 세포는 분열할 때마다 DNA에 돌연변이가 발생할 수 있고,

이런 돌연변이를 막지 못하면 암으로 이어질 수 있어.

그럼 여기서 문제를 생각해보자.

고래와 같은 큰 동물과 생쥐 같은 작은 동물을 비교해 보면 어느 동물이 개체당 암의 개수가 더 많을까? 

깊게 생각해 볼 것도 없이, 만약 모든 세포가 암을 유발하는 돌연변이를 일으킬 가능성이 비슷하다고 가정하였을 때,

더 많은 세포를 가지고 있거나 더 오래 사는 동물들이 더 많은 세포분열을 할 것이므로,

크고 오래 사는 동물이 작은 동물보다 더 높은 암 발병률을 가지게 될 것으로 예상할 수 있겠지?

그런데 그게 아니었어. 

1977년 리차드 페토는(Richard Peto)는, 인간과 생쥐가 비슷한 암 발병률을 가지고 있었고 심지어 코끼리는 인간보다 암 발생률이 낮았다는 사실을 발견한거야.
(인간의 암 치사율이 11~25%인데 반해 코끼리는 5% 미만)

분명 인간은 쥐보다 세포가 1,000배나 많고 30배나 더 오래 살며,

코끼리 또한 인간보다 몸집이 100배 더 크고 60~70년을 살지만,

암 발병률은 인간보다 현저히 낮았던거지.

이런 몸집이 크고 오래 사는 동물들에게 암 저항성이 발견되는 것을 페토가 발견했다 하여 ‘페토의 역설(Peto’s Paradox)’ 이라고 명명하고 사람들은 연구를 하기 시작했어. 

그렇게 연구를 하다가 애리조나 대학의 카를로 밀리(Carlo Maley) 박사가 페토의 역설을 해석하는 최초의 경험적 데이터를 학회에 발표했어. 

연구 결과 코끼리가 인간에 비해 많은 양의 종양 억제 유전자 “TP53” 을 발생시킨다는 사실을 알아냈는데,

TP53은 DNA가 회복될 때까지 세포 분열을 막음으로써 DNA 손상을 방지해.

뿐만 아니라 세포가 DNA를 고칠 수 없다면,

TP53은 세포를 ‘세포 자멸(Apoptosis)‘이라는 과정을 통해 죽게 하는데,

이는 손상된 세포를 희생시킴으로 암을 유발할 수 있는 돌연변이 세포의 번식을 예방하게 해줬지.

실제로 TP53 유전자 사본 하나에 돌연변이가 있는 리-프라우매니증후군(Li-Fraumeni Syndrome) 환자는 90% 이상의 암 발병률의 위험이 있는 것이 확인되었고,

코끼리는 자연적으로 인간보다 20배나 많은 TP53 유전자를 소유하고 있다는 사실을 통해서도 TP53 유전자가 암 예방에 있어서 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었어.

그런데 이것도 대단한 발견이었지만 이것만으로는 거대한 크기의 흰수염 고래가 거의 암에 걸리지 않는다는 이유를 설명하지 못했어.

그러다 2007 년도가 되어서야 미국 아리조나 대학의 Nagy 박사가 이를 뒷받침 해줄 수 있는 가능성이 있는 재밌는 연구 가설을 내놓았는데,

바로 “중복종양 (hypertumor)” 이야.

중복 종양은 새로운 종양이 이미 존재하는 종양의 일부를 침범하여 기존의 종양을 파괴하는 현상을 의미해. 

암세포는 돌연변이가 매우 잘 일어나기 때문에,

일반적으로 종양이 크게 성장하다보면 종양세포의 증식 세포에 2차 변형을 일으키고 새로운 종양이 형성되기 시작하지.

이 새로 생긴 종양은 오래된 종양과 비교했을 때, 상대적으로 종양의 밖 쪽에 존재하기 때문에.

정상 세포에 뻗어져 있는 혈관을 가로채 영양소 길목을 차단하고 뿐만 아니라 원래 종양에서 모든 단백질과 영양소를 흡수하기 시작해.

곧이어 중복종양이 원래 있던 종양의 영양분을 빨아들이기 시작하고 영양분을 잃고 수축하기 시작하지.  

결과적으로는 숙주가 되었던 원래 종양이 소멸되면서 중복종양도 단백질의 근원을 잃고 따라서 함께 소멸되어.

추가적으로 중복종양의 영양분을 빨아들이는 3차 중복 종양이 또 생길 수도 있어.

이게 중복종양의 항암(?) 원리야.

그럼 실제로 어느 동물 내부에 암이 생겼다고 가정하고 생각을 해보자. 

암이 미치는 영향에 동물의 크기는 중요한 역할을 해.

쥐와 인간이 동시에 암에 걸린다고 가정을하면 쥐는 인간보다 30 배 더 빨리 죽어. 

인간은 쥐보다 크기 때문에 암이 몸 전체에 퍼져 치명적이게 되는 시간이 더 걸리는거지.

고래는 인간보다 훨씬 더 커서 고래에 암이 발생하면 그저 계속해서 계속해서 자랄 뿐이야.

표면적이 넓은 고래에게는 인간이 죽을만큼 암이 퍼져도 증상이 보이지 않아. 

엄청나게 큰 고래의 크기에 의해 암세포가 다발성으로 자기가 원하는 만큼 확장을 하지만,

곧 이 확장중에 2차 돌연변이가 발생해서 중복종양이 발생하게 되어.

또, 중복종양의 중복 종양도 발생하고, 그럼 위에 설명했던 원리 대로 원래  종양의 영양분을 전부 빨아들이고 끝내 스스로도 소멸하게 되지.

암은 “자기 자신과의 싸움” 이라고 불릴 만큼,  개인에게나 인류에게나 큰 도전이었어. 

거대한 동물의 매우 많은 수의 세포에서 암에 저항하는 이 독특한 능력들은 지금까지도 과학계 사이에서 많은 관심을 모았으며 연구의 주제가 되어 왔고 인류의 새로운 치료법의 길이 될 수 있어.

발견된 사실들이 인간에게 도움이 될지 수많은 숙제가 남아있지만, 아직 지금의 우리는 모를 뿐이야.

과학자들이 그 문제를 풀 일들만 남았지.

반대로 수많은 과학자들이 연구를 하니  충분한 가능성이 있다는것 아니겠어?