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2019년10월08일 11시13분
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올해 노벨 생리의학상 '3명' 공동 수상
세포의 산소 활용 기전 연구한 '미국 윌리엄 캐얼린, 그레그 시멘자, 영국 피터 래트클리프'

 '산소농도에 따른 세포 반응 연구'
서울아산 이대호·서울성모 제갈동욱 교수 '연구성과 통해 인류건강에 기여도 해부'

[보건타임즈] 전 세계 의학자가 주목하는 올해 노벨의학상은 세포의 산소 활용 기전, 즉 세포가 산소농도에 적응하는 과정을 밝혀낸 미국 하버드대 윌리엄 캐얼린(William Kaelin) 교수, 미국 존스홉킨스대 그레그 시멘자(Gregg Semenza) 교수, 영국 옥스퍼드대 피터 래트클리프(Peter Ratcliffe) 교수 3명에게로 돌아갔다.

이들 노벨의학상 수상자 3명이 공동으로 수상한 연구결과가 인류건강에 어떤 공헌을 한 것인지 이 분야의 전문가 서울아산병원 종양내과 이대호 교수와 서울성모병원 진단검사의학과 제갈동욱 교수의 도움받아 알아봤다.

이를 정리하면 이들 3명 의학자는 신체 내 세포가 산소 공급의 변화에 어떻게 적응하는지를 뒷받침하는 분자 기전을 규명하는 연구를 한 공로로 노벨 생리의학상 수상자에 선정됐다.
아직은 이들이 연구한 암 분야에서 치료제가 개발되지는 않았다.
하지만 이들의 연구를 통해 약제 연구가 많이 진행 중에 있다.

종양(암 덩어리)은 크기가 점차 커지면서 환자는 저산소증에 빠지게 된다.
이들 노벨의학상 수상자의 공로는 저산소 상태에서 암세포가 어떻게 반응하는지를 규명해냄으로써 저산소증에 빠진 상태에서 항암제가 잘 듣지 않는다는 큰 연구 방향을 제시했다.

항암치료나 방사선 치료를 할 때 암은 이미 저산소 상태에 빠져 왜 치료제가 잘 안 듣는지, 약제의 효과가 왜 없는지, 항암치료제가 왜 안 듣는지, 앞으로 어떻게 개선할지, 치료효과를 향상할지 등 큰 해답을 제시했다고 할 수 있다.

세맨자 교수는 세포 내에 산소를 인지하는 분자인 HIF-1a 발견, 캐엘린 교수는 HIF-1를 분해하는 VHL 기전, 래트클리프 교수는 EPO 역할을 각각 규명했다.

산소는 세포 내에서 영양소를 에너지로 변화에 필요하며, 열, 새로운 세포 생산, 배아의 성장과 연관돼 있다.
올해 노벨 생리의학상 수상자들은 이런 환경의 변화에 따른 세포의 산소요구도가 변화하는데, 세포가 이에 적응하는 기전을 규명해낸 것이다.
 
일시적으로 산소요구도가 변화하면 이에 적응하는 기전이 필요하다.
고산지대, 빈혈 같은 저산소 상황일 때 전신적, 국소적으로 저산소증에 빠지게 된다.
이 경우 HIF-1a 분자가 각종 유전자 내에 스위치 역할을 하는 에이치알이(HRE, hypoxia response element)에 영향을 미친다.
  
이는 300여 개에 달하는 유전자에 영향을 미치며, 이 중 혈관생성촉진인자(VEGF), 에리스로포이에틴(Erythropoietin) 유전자와 이 기전(gylcolysis metabolism), 혐기성대사(anaerobic metabolism) 연관 유전자가 영향을 받는다.
이러한 유전자는 적혈구 생산 촉진, 대사의 변화, 혈관 생성 촉진 등을 유도하게 된다.

저산소 상황에서 에리스로포이에틴(erythropoietin)은 신장에서 분비돼 적혈구 조혈을 촉진하게 되며 이 분자는 빈혈치료제로 만들어져, 빈혈 환자, 특히 신장병으로 고통을 받는 환자에 빈혈치료제로 사용되고 있다.

암세포는 저산소 상황에서 성장하게 되며, HIF-1a이 작용, 암세포가 저산소 상황에서 적응, 성장한다.
저산소 상황에서 발현되는 혈관생성촉진인자 (VEGF)는 암의 성장과 밀접한 연관이 있으며, 이 분자는 표적항암제의 표적 대상이다.
 
산소가 많은 상황에서는 HIF-1a에 OH기가 붙게 되면 VHL유전자에 의하여 분해되어, 저산소에 적응하는 기전이 작동하지 않게 된다.
결론적으로 HIF-1a 분자가 각종 유전자 내에 스위치 역할을 하는 HIF-1a 유전자는 빈혈, 감염, 상처 치료, 심근경색, 종양, 뇌졸중과 연관돼 있어, 이러한 질환의 치료제 개발에 크게 기여했다.

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조현진 (bktimes@naver.com) 기자 
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