생쥐를 대상으로 한 연구에 따르면 종양 성장은 유전적 돌연변이가 아닌 작은 입자로 인한 염증에 의해 유발됩니다.
NEWS, 05 April 2023
How air pollution causes lung cancer — without harming DNA
Studies in mice suggest that tumour growth is triggered by inflammation caused by tiny particles, rather than genetic mutations.
https://www.nature.com/articles/d41586-023-00989-z
Air pollution from vehicles and other sources is associated with millions of deaths every year.Credit: The Image Bank/Getty
대기 오염은 DNA를 돌연변이 시키는 것이 아니라 실험용 마우스의 인간 건강 데이터 및 실험에 관한 광범위한 연구에 따르면 기존 암 유발 돌연변이가 있는 세포의 증식을 촉진하는 염증 환경을 조성함으로써 폐암을 유발할 수 있습니다.
결과는 4월 5일 네이처에 발표되었습니다. 환경 노출로 인한 다른 암에 적용할 수 있는 메커니즘을 제공하고 언젠가는 예방하는 방법으로 이어질 수 있습니다. “발암 물질에 노출되면 실제로 DNA에 아무런 영향을 미치지 않고도 암을 촉진 할 수 있다는 생각”이라고 영국 케임브리지 대학의 의학 유전학자인 Serena Nik-Zainal은 말합니다. “모든 발암 물질이 돌연변이 유발 물질은 아닙니다.”
암을 유발하는 오염
대기 오염으로 인해 매년 전 세계적으로 수백만 명이 사망하며, 여기에는 선암이라는 폐암으로 인한 250,000명 이상이 포함됩니다. 그러나 대기 오염이 어떻게 암을 유발하는지 조사하는 것은 부분적으로 담배 연기나 자외선과 같이 더 잘 연구된 발암 물질의 영향보다 덜 두드러지기 때문이라고 Nik-Zainal은 말합니다.
이 메커니즘을 밝히기 위해 런던의 프랜시스 크릭 연구소 (Francis Crick Institute)의 암 연구원 찰스 스완턴 (Charles Swanton)과 그의 동료들은 영국, 캐나다, 한국 및 대만의 환경 및 역학 데이터를 채굴했습니다. 데이터에 대한 담배 연기의 기여도를 줄이기 위해 팀은 EGFR이라는 유전자에 돌연변이를 일으키는 폐암에 초점을 맞추었습니다. 이러한 돌연변이는 흡연자보다 담배를 피우지 않은 사람들의 폐암에서 더 흔합니다.
연구팀은 EGFR 돌연변이가 있는 폐암이 평균 꽃가루 알갱이 너비의 10분의 1 미만인 지름 2.5 마이크로미터 이하의 흡입 가능한 입자 형태의 대기 오염에 노출되는 것과 관련이 있음을 발견했습니다. 이러한 오염은 내연 기관, 석탄 화력 발전소나 불타는 나무에 의해 배출됩니다.
The growth of lung tumours (red) could be triggered by inflammation.Credit: ISM/Science Photo Library
더 많은 것을 배우기 위해, 팀은 인간 암과 관련된 EGFR 돌연변이를 가지고 실험용 마우스를 설계했습니다. 대기 오염에서 발견되는 것과 유사한 입자에 노출된 마우스는 노출되지 않은 대조군 마우스보다 폐종양이 발생할 가능성이 더 컸습니다.
그러나 폐암의 높은 비율에도 불구하고, 마우스는 폐 세포의 돌연변이 수의 증가를 하지 않았다. 대신, 입자 노출 후 몇 주 동안 지속하는 지속적인 염증 반응의 징후가 있었습니다. 폐로 몰려든 일부 면역 세포는 IL-1β라는 염증 촉진 단백질을 발현했습니다. IL-1β를 차단하는 항체로 마우스를 처리하면 폐암 발병률이 감소했습니다.
종합하면, 결과는 대기 오염이 노화중에 축적되는 DNA 오류의 결과로 폐에 이미 존재하는 돌연변이 세포의 증식을 촉진한다는 것을 시사합니다. “대기 오염이 암을 유발하는 주요 메커니즘은 새로운 돌연변이의 유도 때문이 아닙니다.”라고 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 암 연구원인 Allan Balmain은 말합니다. “만성화되는 지속적인 염증은 이러한 돌연변이된 세포가 종양으로 자라게 하는 데 필수적입니다.”
이전 연구에 따르면 암과 관련된 돌연변이를 운반하는 세포가 때때로 건강한 조직에서 발견됩니다. Swanton과 그의 공동 연구자들은 비암성 폐 조직에서 EGFR 돌연변이의 빈도를 조사한 결과 600,000개의 세포 중 약 1개에 존재한다는 것을 발견했습니다. “그들은 거기에 있다”라고 프랜시스 크릭 연구소 (Francis Crick Institute)의 암유전체 학자인 에밀리아 림 (Emilia Lim)은 언론 브리핑에서 말했다. “드물지만 존재합니다.”
예방 조치
폐암 발견은 Balmain과 그의 공동 연구자들이 20개의 알려진 또는 의심되는 인간 발암 물질을 테스트했으며 대부분이 마우스의 DNA 돌연변이 수를 증가시키지 않는다는 것을 발견한 이전 결과와 일치합니다. Balmain은 암촉진 물질이 DNA 서열을 직접 변경하여 작용할 필요가 없다는 인식이 커지고 있으며 그의 실험실은 새로운 돌연변이를 찾는데 의존하지 않는 발암 물질에 대한 테스트를 개발하기 위해 노력하고 있다고 말합니다.
문제는 돌연변이 운반 세포가 대기 오염과 같은 환경 요인에 의해 활성화되는 것을 방지하는 방법입니다. 수백만 명의 사람들이 높은 수준의 대기 오염에 노출되어 있어서 IL-1β 차단 약물로 모든 것을 치료하는 것은 불가능하며 비용이 많이 들고 건강한 사람들에게 원치 않는 부작용을 일으킬 수 있다고 Balmain은 말합니다.
대신 Balmain은 염증과 싸우는 간단한 식이 중재가 일부 암의 위험을 줄일 수 있다고 제안합니다. “이러한 질문을 다시 검토하고 악성 질환 예방에 도움이 될 수 있는 최고의 식이 요인을 확인하려고 노력할 가치가 있습니다.”라고 그는 말합니다. “그들 중 많은 사람이 그렇게 할 수 있습니다 – 우리는 올바른 테스트를 하지 않았기 때문에 모릅니다.“
References
Hill, W. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-05874-3 (2023).
Riva, L. et al. Nature Genet. 52, 1189–1197 (2020).
Martincorena, I. et al. Science 348, 880-886 (2015).
