'암'은 비정상적인 세포 성장으로 인해 발생하는 질병으로, 양성 종양과 악성 종양으로 나누어진다.

그러나 최근 연구에 따르면, 종양 치료를 위해 널리 사용되는 화학요법이 아직 완전한 잠재력을 발휘하지 못하고 있음이 드러났다. 연구원들과 의사들이 암 치료에 사용되는 가장 일반적인 약물 중 일부가 종양을 억제하는 방식에 대해 오랜 기간 잘못 이해해 왔기 때문일 수 있다는 연구 결과가 나온 것.

과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 위스콘신-매디슨 대학의 최근 연구는 많은 환자들에게 효과적인 특정 화학요법의 작동 원리를 밝혀냈다.

더 중요한 것은 이 연구는 세포 분할을 막는 데만 의존해 새로운 화학요법 약물을 찾는 노력이 부족했다는 점도 지적했다. 기존의 연구는 주로 암 세포 분할을 막는 방식에 초점을 맞춰왔으나, 이 방식만으로는 충분하지 않음을 강조했다.

수십 년 동안 연구자들은 '미세소관 독성 물질(microtubule poisons)'이라 불리는 약물군이 암 종양의 세포 분할을 중단시키는 것으로 생각했다.

하지만 위스콘신-매디슨 대학의 연구팀은 환자들에서 이러한 미세소관 독성 물질이 실제로 암세포의 분할을 중단시키지 않는다는 것을 발견했다. 이 약물들은 오히려 분할 과정을 변형시키며, 이로 인해 새로운 암세포의 사멸과 질병의 후퇴(종양의 크기가 줄어들거나 증상이 개선되는 것)로 이어졌다.

암은 정상 세포와 달리 무한한 분할과 증식을 통해 성장하고 퍼지는 특성을 가지고 있다. 미세소관 독성 물질이 암세포의 분할을 중단한다는 가설은 실험실 연구를 통해 그 가능성을 제시했지만, 최근의 연구는 이러한 가정에 대해 새로운 시각을 제공한다.

이 연구는 베스 웨버 교수와의 협력 하에 수행되었으며, 그 목적은 종양 치료에 사용되는 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀처럼 어떻게 작용하는지를 파악하는 것이었다. 파클리텍셀은 난소와 폐암 같은 일반적인 악성종양 치료에 사용되는 약물이다.

웨버 교수는 이전 연구 결과에 대해 "매우 놀라운 발견"이라고 언급했다. 그는 "수십 년 동안 우리는 파클리텍셀이 종양의 세포분열, 즉 미토시스를 중단시키는 방식으로 작용한다고 생각해왔다"며 "전 세계 실험실에서 진행된 연구들이 이를 뒷받침했지만, 문제는 실제 종양 내에서의 농도보다 훨씬 높은 농도를 사용했다는 점이었다"고 지적했다.

웨버 교수와 그의 동료들은 다른 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀과 유사한 방식으로 작동하는지 알아보고자 했다. 이들의 관심사는 단순히 세포 분할을 중단시키는 것이 아니라, 분할 과정을 혼란스럽게 만드는 메커니즘이었다.

이러한 질문은 새로운 암 치료 방법을 모색하는 과학자들에게 매우 중요한 영향을 미친다. 이는 약물의 치료 효과를 담당하는 메커니즘을 파악하고, 이를 복제하거나 개선하는 데 크게 의존하는 약물 개발 노력의 핵심 요소이기 때문이다.

미세소관 독성 물질은 모든 환자에게 효과적인 치료법이 아닐 수 있지만, 연구자들은 이 약물들이 수행하는 작용을 모방하는 다른 치료 방법을 개발하기 위해 오랜 시간 노력해왔다. 암세포의 분열을 중단시키는 새로운 화학물질을 찾는 이전의 시도들은 어려움에 부딪혔지만, 이러한 연구는 계속 진행 중이다.

웨버 교수는 "아직도 유사분열을 중단시키는 것을 종양을 죽이는 메커니즘으로 간주하는 과학 커뮤니티가 많다"며, "이것이 환자에게 중요한지 이해하고자 한다"고 말했다.

연구팀은 윈스콘신 대학교 카본 암센터(UW Carbone Cancer Center)에서 표준 항-미세소관 독성 물질을 기반으로 한 화학요법을 받은 유방암 환자들로부터 얻은 샘플을 연구했다.

연구팀은 종양에 전달된 약물의 양을 측정하고, 종양 세포가 어떻게 반응하는지를 분석했다. 그들은 약물에 노출된 후에도 세포가 계속해서 분열하긴 하지만, 그 분열이 비정상적으로 일어나는 것을 관찰했다. 이러한 비정상적인 세포 분열은 종양 세포의 사멸을 유도할 수 있는 가능성이 있음을 시사한다.

일반적으로, 세포 내에서 유사분열 과정 동안 염색체는 복제되어 이분화되며, 이로 인해 두 개의 동일한 염색체 세트가 새로운 세포로 이동한다. 이 염색체 이동은 방추사(mitotic spindle)라는 특수한 세포 구조에 염색체가 연결되면서 발생한다. 정상적인 방추사에는 두 개의 끝, 즉 방추체 극이 존재한다. 

방추사는 세포의 체세포분열 때 생성되는 가는 실 모양의 섬유질 단백질을 의미한다.

한 개의 세포가 두 개의 세포로 분열할 때, 복제된 염색체는 방추사를 통해 정확하게 두 개의 딸 세포로 분리되어야 한다. 이 과정에서 미세소관으로 구성된 방추사가 중요한 역할을 한다.

웨버 박사 팀은 파클리텍셀과 같은 미세소관 독성 물질이 유사분열을 중지시키기보다는 오히려 혼란을 야기하는 비정상적인 상태를 유발한다는 사실을 발견했다. 이 혼란은 종양 세포가 염색체의 한 세트를 넘어서 두 개 이상의 여러 방향으로 당기면서 유전체에 혼란을 일으키는 것이다.

웨버 박사는 "유사분열 후에 유전적으로 동일하지 않은 딸 세포가 생기고, 염색체 손실이 발생하면 세포의 사멸 가능성이 높아진다"고 설명했다. 그는 이어 "이 연구 결과는 미세소관 독성 물질이 많은 환자에게 왜 효과적인지를 밝혀내고, 유사분열을 중지시키는 것만을 목표로 한 새로운 화학요법 약물 개발 시도가 실패한 이유를 설명하는 데 중요한 역할을 한다"고 강조했다.