“비만이 암 악화시킨다”…암 주위 지방세포 암전이 유발

암 주위 지방세포에서 분비되는 ‘유리지방산’이 암세포 전이를 심화시킨다는 연구결과가 나왔다. 유리지방산은 지방세포에서 지방질 분해로 생성·분비되는 지방산을 말한다. 세포의 에너지원 또는 대사·성장을 위한 신호전달물질로 쓰이는 것으로 알려져 있다. 이번 연구는 비만이 암을 악화시키는 요인의 하나로 지목되는 가운데 암세포와 지방세포와의 상관관계에 대한 새로운 단서가 될 것으로 보인다.

한국연구재단은 전양숙 서울대 교수 연구팀이 요코하마국립대 연구팀과 함께 지방세포의 지방산이 인접한 암세포를 자극해 암 전이를 유발한다고 10일 밝혔다.

지방산-저산소유도인자 신호전달 체계 개념도 및 3차원 암미세환경 모델 PDMS 기반 3차원 배양칩을 이용하여, 암세포(붉은색)와 지방세포(노란색)가 인접해 있는 종양미세환경을 구축하였음. 이 시스템을 통해 종양인접 지방세포가 암세포에 지방산을 제공하여 암세포의 전이능을 증가시키는 지방산-저산소적응 유도인자 경로를 밝힘/자료=서울대학교 전양숙/서지은

연구팀은 작년 유리지방산이 암세포의 HIF-1α((Hypoxia-inducible factor-1α) 단백질을 활성화해 종양의 악성화를 유도할 수 있음을 보고한 데 이어 암세포에 지방산을 유입시키는 공급원이 무엇인지 알아내고자 했다.

HIF-1α는 암세포가 이동성·침윤성을 지닌 중간엽 성격의 세포로 변하는 현상에 관여하는 다양한 유전자의 발현을 유도하는 전사인자이다. HIF-1α 발현이 증가하면 예후가 나쁘다고 여러 암에서 보고된 바 있다.

연구팀은 암세포와 다른 세포와의 상호관계를 알아보기 위해 지방세포와 암세포가 직접 접촉해 자라도록 산소투과율이 높은 실리콘 소재(PDMS)를 이용, 세포가 3차원의 원형 구조를 가지며 서로 붙어 자랄 수 있는 3차원 배양칩을 제작하고, 암세포와 지방세포를 적정 비율로 함께 배양해 실제 생체환경과 유사한 암 미세환경을 구현했다. 이를 통해 지방세포에서 분비되는 지방산이 인접한 암세포의 HIF-1α를 활성화시키는 자극원임을 밝혔다.

지방세포에 의한 암세포 이동현상 다양한 암세포(대장암, 전립선암, 유방암 세포주)를 지방세포와 함께 3차원 PDMS 칩에서 공배양(그림 가운데 및 오른쪽)하면, 암세포만 단일배양한 경우(그림 왼쪽)와 달리 암세포들이 이동하여 퍼져버리는 현상이 나타남/사진=서울대학교 전양숙/서지은

연구팀에 따르면 1700여개 구획(각 500㎛)으로 된 칩에 여러 조합의 세포를 공배양해 타원체로 자라는 세포군집의 조밀한 정도를 비교한 결과, 암세포와 지방세포를 함께 배양할 때 조밀도가 30% 가량 낮아졌다. 이는 암세포가 활발히 움직였다는 뜻이다. 지방산을 화학적으로 제거한 경우 암세포의 전이능에는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.


나아가 형광표지 된 암세포를 지닌 생쥐모델의 복강(결장)에 지방산을 주입하고 암세포의 이동을 추적한 결과 암세포가 결장에서 간 및 두부까지 퍼져나간 것을 확인했다.

반면 HIF-1α를 억제하는 간섭 RNA(리보핵산) 조각을 지방산과 함께 주입한 경우 암세포의 이동이 절반으로 줄어들었다. 지방산에서 HIF-1α로 이어지는 신호가 암세포의 전이능 조절에 관여함을 동물모델을 통해 검증한 것이다.

전 교수는 “구축된 3차원 배양칩은 지방세포 외에도 여러 종류의 기질세포와 암세포간의 상호관계 규명에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 생체의료 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼스’에 게재됐다.