암세포가 치료에 저항성을 갖게 되는 과정에서, 진화론적 관점에서 어떤 선택압과 유전적 변이가 주로 작용하나요?
암을 단순히 비정상 세포 증식이 아닌 '진화하는 시스템'으로 본다는 관점이 흥미로워, 그 메커니즘을 분자생물학과 진화생물학의 교차점에서 이해하고 싶어요.
안녕하세요.
암세포를 단순한 세포 증식의 오류가 아닌, '진화하는 생물학적 시스템'으로 바라보는 관점은 최근 암 생물학에서 가장 중요한 패러다임 중 하나인데요, 암세포의 치료 저항성을 중심으로, 진화론적 선택압(selection pressure)과 유전적 변이(genetic variation)가 어떻게 작동하는지를 설명드리자면, 우선 암은 진화하는 집단입니다. 암은 유전적으로 이질적인 세포들의 군집인데요, 이들 사이에는 유전적/표현형적 다양성이 존재하며, 이는 마치 자연선택이 작용하는 작은 생물군집처럼 행동합니다. 즉암세포 집단은 변이 + 경쟁 + 선택 + 유전 가능성을 거쳐 진화하는 것입니다. 치료 저항성의 선택압과 유전적 변이 메커니즘에 대해 설명해보자면 우선 유전적 변이의 원천은 염기 돌연변이 (point mutation), 유전자 복제수 변화 (copy number variation, CNV), 염색체 재배열 (translocation, inversion)이 있으며, 이러한 유전적 다양성은 암세포 집단 내에서 우연적으로 치료 저항성을 가진 소수의 변이 세포가 출현할 수 있도록 만듭니다. 항암제, 방사선, 면역치료는 암세포에 대해 강한 선택압인데요, 이때 저항성을 가진 세포만 살아남아 증식합니다. 이러한 치료 후 생존은 진화 생물학에서 말하는 '병목 효과(bottleneck)'를 형성하며, 결과적으로, 전체 암세포 군집이 더 저항적인 방향으로 진화하게 됩니다. 즉 항암치료는 단순한 제거가 아니라, 암세포의 진화 방향을 유도하는 생태학적 자극입니다. 암세포 진화의 생태학적 특성에 대해 말씀드리자면 암 조직은 이질적인 미세환경(tumor microenvironment, TME)을 가지고 있으며, 이 역시 선택압을 형성하는데요, 산소 부족 (저산소 상태, hypoxia)은 산소에 의존하지 않는 대사 시스템을 가진 세포를 선택하고 면역세포 공격에서는 면역 회피 능력을 가진 세포 선택되며, 이러한 요인이 암세포의 적응진화(adaptive evolution)를 유도합니다.
1명 평가암세포가 치료에 저항성을 갖는 과정은 진화론적 선택압과 유전적 변이가 복합적으로 작용하는 현상입니다.
다시 말해 암은 단순히 비정상적인 세포 증식이 아니라, 실제 진화 과정을 거치며 환경 변화에 적응하여 진화하는 시스템으로 이해될 수 있는 것입니다.
암 치료는 암세포 집단에 강력한 선택압으로 작용하게 됩니다.
이 선택압은 특정 약물에 취약한 암세포들을 제거하고, 반대로 약물에 내성을 가진 암세포들을 선별적으로 생존시켜 증식하게 만듭니다.
그리고 암세포 집단 내에 존재하는 다양한 유전적 변이는 선택압 하에서 내성 획득의 바탕이 됩니다.
이러한 변이들은 무작위적으로 발생하며, 치료라는 선택압에 의해 유리한 변이를 가진 세포들이 증식하게 되는 것입니다.
결과적으로 암세포 집단은 내성을 획득한 세포들로 재구성되어 기존 치료제에 반응하지 않게 됩니다. 이는 암이 치료 환경에 적응하는 진화 과정과 같은 것입니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 암세포의 치료 저항성은 유전적 불안정성으로 다양한 돌연변이를 가진 암세포 집단에 약물이나 방사선이라는 선택압이 가해져, 저항성을 가진 세포만 살아남아 증식하는 과정으로, 이는 자연선택과 유사한 진화적 메커니즘입니다. 감사합니다.
암세포가 치료에 저항성을 갖게 되는 과정에서 주요하게 작용하는 선택압은 항암제 자체이며, 이에 대한 유전적 변이는 DNA 복구 과정의 오류 증가와 새로운 돌연변이 발생입니다. 항암제는 암세포 집단 내에서 약물에 취약한 세포를 제거하고, 기존에 존재하거나 새롭게 발생한 돌연변이 중 약물 저항성을 부여하는 변이를 가진 세포들이 선택적으로 생존하고 증식하게 만듭니다.