체내 세포의 산소량을 조절하는 핵심 유전자 연구가 첫 관문을 넘어 항암제 분야 신약 개발을 넘보고 있다.

최근 암세포를 직접 타깃하는 '표적항암제'에서 인체 내 면역 환경을 조절하는 '면역항암제(면역관문억제제)'로 치료 패러다임이 옮겨간데 이어, 세포의 산소 농도 감지 및 조절을 통해 질병을 치료하는 전략이 학계 화두로 떠오르고 있기 때문이다.

특히, 핵심 유전 물질로 꼽히는 'HIF'를 이용한 임상연구가 종양 학계 트렌드로 자리잡으며 뇌졸중이나 빈혈, 심근경색을 비롯한 암 분야에까지 치료 신약 개발로 이어진다는 것은 주목할 점으로 꼽힌다.

7일 대한종양내과학회(KSMO 2019) 추계학술대회에서는 올해 노벨생리의학상 공동 수상자인 윌리엄 케일린(William G. Kaeilin) 미국 하버드의대 교수(데이나파버 암연구소)가 기조강연을 통해 새로운 개발기술을 소개했다.

케일린 교수가 올해 노벨상을 받은 임상연구의 핵심은 '폰히펠린다우(Von Hippel-Lindau, 이하 VHL) 종양억제 단백질'과 세포내 산소 농도를 감지하는 유전자를 활용하는 전략이다.

이에 따르면, 신경 및 혈관 등에 악성 종양을 유발하는 유전질환인 폰히펠린다우 증후군과 관련해 'HIF-1(hypoxia-inducible factor-1)' 유전자가 세포의 체내 산소 농도 감지 및 조절에 핵심 관문 역할을 담당한다는 것.

저산소량을 감지해내는 해당 HIF 유전자의 경우 HIF-1, HIF-2 등이 있는데, 현재 HIF-2의 경우에는 이미 종양억제 단백질 등을 활용한 치료제 개발이 진행되고 있다.

케일린 교수는 "인체 세포가 산소 변화에 어떻게 적응하는지 분자적 작용기전을 밝혀냈는데, 이 과정에서 HIF-1 유전자가 담당하는 역할을 확인한 것"이라며 "암세포가 저산소 환경에서도 증식할 수 있도록 돕는 것이 HIF-1으로 희귀 유전성 질환인 VHL 돌연변이가 신장암을 유발한다는 사실이 주목할 만하다"고 설명했다.

혈중 산소 농도와 관련해서는, 체내 산소가 부족할 때 발생하는 빈혈과 대사성 질환, 심뇌혈관 질환 등 외에도 암세포에서도 저산소증(hypoxia)을 처음으로 규명해냈다는 부분이다.

그는 "조직 내 세포수를 계속해서 늘려나가는 암세포는 산소를 공급해주는 혈관의 성장 속도가 감소하면 저산소 상태에 빠지며 암도 성장을 멈추게 된다"며 "HIF가 어떻게 저산소량을 감지하는지를 밝혀냈기에 이를 토대로 빈혈과 암 치료제 개발 등으로 이어질 수 있을 것"으로 내다봤다.

학술위원장인 임석아 교수(서울대병원)는 "체내 세포에 산소는 가장 중요한 역할을 하는데, 저산소증으로 인한 다양한 질병이 일어난다. 여기서 VHL 돌연변이가 암을 유발한다는 결과를 처음으로 규명해낸 것"이라며 "케일린 교수의 설명에서처럼 HIF-1, HIF-2 유전자를 활용한 다양한 신약후보물질이 2상임상 등을 진행 중으로 결과가 기대된다"고 말했다.

대한종양내과학회 장정순 회장(중앙대병원)은 "암세포 분야에 저산소증 연구는 이미 국내외적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 이와관련해 HIF 유전자를 활용한 임상은 종양 파트에서는 일반적인 트렌드처럼 적용되는 분위기"라고 덧붙였다.

한편 케일린 교수는 산소량을 감지하는 세포 메커니즘을 규명한 업적으로 10월 7일(현지시간) 노벨위원회로부터 미국 존스홉킨스대 그래그 세멘자(Gregg Semenza) 교수, 영국 옥스퍼드대 피터 랫클리프(Peter Ratcliffe) 교수와 함께 노벨 생리의학상 공동수상자로 선정됐다.