뇌종양, 대사물질로 신경세포 조종…'셀'에 기전 규명

악성 뇌종양인 고등급 신경교종이 특정 대사물질을 분비해 주변 신경세포를 흥분시키고, 이를 통해 자신의 성장을 촉진한다는 연구 결과가 나왔다.

미국 텍사스대학교 사우스웨스턴메디컬센터 새뮤얼 맥브레이어 교수팀은 이런 내용의 연구 논문을 15일(현지시간) 국제학술지 '셀(Cell)'에 발표했다.

연구진은 사람 뇌 조직 91개를 다중오믹스 기법으로 분석해 고등급 신경교종에서 공통된 대사 특징을 확인했다. 근육과 뇌에서 에너지 대사에 관여하는 크레아틴 합성 과정의 중간 물질인 구아니디노아세트산(GAA)이 비정상적으로 축적된 것이다.

GAA 농도는 정상 뇌 조직의 약 100배에 달했다. 정상 세포에서는 GAA가 GAMT 효소에 의해 크레아틴으로 전환되지만, 신경교종 세포는 이 효소의 활성이 깨져 GAA를 크레아틴으로 바꾸지 못하고 그대로 분비했다.

GAA는 희소 유전질환인 GAMT 결핍증에서 쌓이는 물질로 신경세포를 과도하게 흥분시키는 것으로 알려져 있다. 연구진은 신경교종이 GAA를 대량 분비해 주변 신경세포를 'GAMT 결핍증 상태'처럼 만들 것이라고 추정했고, 실험 결과 이 가설이 맞는 것으로 나타났다.

GAA는 신경세포의 GABAA 수용체에 결합해 활성화시켰다. 다만 종양 주변 신경세포에서는 염소이온 항상성이 무너져 이 수용체가 억제 신호가 아닌 탈분극 전류를 일으켰다. 억제 신호가 흥분 신호로 뒤집힌 셈이다.

이로 인해 신경망이 과도하게 활성화되고, 이것이 다시 신경교종의 증식과 침윤을 부추기는 악순환이 형성됐다. 실험에서 종양 내 GAA를 제거하자 신경세포의 비정상적 발화가 줄고 종양과 신경세포의 상호작용이 약해졌으며, 종양의 침습성도 뚜렷하게 감소했다.

연구진은 이번 발견이 암 대사와 암 신경과학을 잇는 연결고리라고 설명했다. 그동안 '대사 이상이 신경교종을 키운다'와 '신경세포와의 상호작용이 신경교종을 키운다'는 사실이 각각 알려져 있었는데, GAA가 두 기전을 잇는 핵심 분자라는 것이다.

연구진은 GAA나 관련 합성 효소 활성 측정이 신경교종의 분류나 예후 표지자가 될 수 있고, GAA 합성 억제나 GABAA 수용체 차단으로 종양과 신경세포의 악순환을 끊을 수 있다고 제시했다.

다만 이번 증거는 조직 분석과 동물 모델에서 나온 만큼, 인체에서 GAA가 장기적으로 신경망을 조절하는 세부 기전과 GAA 합성을 표적으로 한 약물의 안전성은 추가 검증이 필요하다고 연구진은 덧붙였다.