기사제목 2019 노벨 생리의학상 3인 공동 수상, 빈혈·암 치료법 제시
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2019 노벨 생리의학상 3인 공동 수상, 빈혈·암 치료법 제시

미국 윌리엄 캐얼린, 시멘자, 영국 랫클리프...산소농도 따른 세포 반응 연구
기사입력 2019.10.08 11:43
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[현대건강신문=김형준 기자] 올해 노벨 생리의학상은 윌리엄 캘린, 피터 랫클리프, 그래그 세멘자 3사람에게 돌아갔다. 


스웨덴 카롤린스카 연구소 노벨위원회는 현지시각 7일 미국 하버드 의과대학 케일린과 존스홉킨스 의과대학 소속 서멘자, 영국 옥스퍼드대학의 랫클리프 등 3명을 올해 노벨 생리의학상 공동수상자로 선정했다고 밝혔다.


이들 세 사람의 업적은 세포가 산소농도에 따른 세포의 생리학적 적응기전과 대사변화를 이해할 수 있는 기전을 처음 제시한 것이다. 이를 통해 질병, 특히 빈혈이나 암질환을 이해하고 새로운 치료방향을 정하는데 크게 기여했다. 


보다 구체적으로 살펴보면 윌리엄 캘린은 폰히펠린다우 유전자 이상에 따른 선천성 질화부터 암발생 또는 예방에 해당 유전자 역할을 밝혔다. 


세멘자는 히프1(HIF-1) 유전자를 처음 발견하고 위의 폰히펠유전자 관련성을 규명했다.


피터 랫클리프는 적혈구 생성 촉진 호르몬인 에리스로포이에틴(erythropoietin)과 함께  관련하여 EPO 유전자 연구를 지속해왔다. 특히 저산소증에 EPO 유전자 역할을 밝혀냈다.  


제갈동욱 서울성모병원 진단검사의학과 교수는 “산소는 세포 내에서 영양소를 에너지로 변화하는데 필요하며, 산소는 열, 새로운 세포 생산, 배아의 성장과 연관되어 있다”며 “또한 환경의 변화에 따른 세포의 산소요구도가 변화하는데, 세포가 이에 적응하는 기전을 규명한 것”이라고 설명했다.

 

일시적으로 산소요구도가 변화하면 이에 적응하는 기전이 필요하다. 고산지대, 빈혈 같은 저산소 상황의 경우 전신적, 국소적으로 저산소증에 빠지는데, 이러한 경우 히프1 분자가 각종 유전자 내에 스위치 역할을 하는 에이치알이(HRE, hypoxia response element)에 영향을 미친다. 

   

이는 300여개에 달하는 유전자에 영향을 미치며, 이 중 혈관생성촉진인자(VEGF), 에리스로포이에틴 유전자 및 해당 기전, 혐기성대사 연관 유전자가 영향을 받는다. 이러한 유전자는 적혈구 생산 촉진, 대사의 변화, 혈관생성 촉진 등을 유도하게 된다. 


저산소 상황에서 에리스로포이에틴(erythropoietin)이 신장에서 분비되어 적혈구 조혈이 촉진된다. 이 분자는 빈혈치료제로 만들어져, 빈혈 환자, 특히 신장병으로 고통 받고 있는 환자에서 빈혈 치료제로 사용되고 있다. 


암세포는 저산소 상황에서도 성장을 하는데, 이는 히프1이 작용하여, 암세포가 저산소 사황에서 적응하여 성장하도록 한다. 특히 저산소 상황에서 발현되는 VEGF는 암의 성장과 밀접한 연관이 있으며, 이 분자는 표적항암제의 표적 대상이다.

 

산소가 많은 상황에서는 히프1에 OH기가 붙게 되면 VHL유전자에 의하여 분해되어, 저산소에 적응하는 기전이 작동하지 않게 된다. 


결론적으로 HIF-1a 유전자는 빈혈, 감염, 상처치료, 심근경색, 종양, 뇌졸중과 연관되어 있어, 이러한 질환의 치료제 개발에 크게 기여할 수 있을 것이란 게 제갈동욱 교수의 설명이다.


서울아산병원 종양내과 이대호 교수는 “특히 종양분야에서 이들의 연구만으로 면역항암제와 같은 로 분야에 있어 특이적인 표적치료제가 개발되지는 않았다”며 “하지만 이들의 연구를 통해 약제 연구가 많은 진척을 이룰 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.


이어 “이들의 연구로 저산소증에 빠진 상태에서는 항암제가 잘 듣지 않는다는 이유를 어느 정도 설명할 수 있게 되었다”며 “앞으로 어떻게 개선할지, 어떻게 치료효과를 향상할지에 대한 큰 해답을 제시했다고 할 수 있다”고 덧붙였다.

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